Dalga enerjisi, küresel çapta gerektiği şekilde kullanılmayan en büyük yenilenebilir enerji kaynağıdır. Dalgaların hareketinden açığa çıkan enerjiyi depolamak, gelecek nesiller için önemli bir elektrik üretim yöntemi haline gelme potansiyeline sahiptir. İsveç merkezli start-up Ocean Harvesting, bu kaynaktan yararlanmayı mümkün kılacak, çığır açıcı bir dalga enerji teknolojisi geliştirdi. Bu yenilikçi sistemde, deniz dalgalarının ürettiği çizgisel yukarı ve aşağı yönlü hareketi jeneratörü çalıştıracak dönme hareketine dönüştürmek için NSK'nın ağır hizmet tipi vidalı milleri kullanılacak.
Küresel sera gazlarının (özellikle CO2) salınımını azaltma hedefini hayata geçirebilmek için dünya çapında yeni ve sürdürülebilir enerji kaynaklarından yararlanılmaya başlanmalıdır.
Dalga hareketinden elektrik üretme
Hidroelektrik santralleri oldukça revaçta. Örneğin Norveç'te hidroelektrik santraller ülkede tüketilen tüm elektriğin yaklaşık %95'ini üretirken İsviçre'de bu oran %56'dır. Ancak bu türbinli santraller, dağlık bölgelerde yer almaktadır. Bazı nehir ağızlarında yer alan gelgit santralleri dışında dünya yüzeyinin üçte ikisini kaplayan okyanuslardan elektrik üretiminde henüz gerektiği kadar yararlanılmamaktadır.
Ocean Harvesting, bu soruna bir çözüm bulmuşa benziyor. Şirket, okyanus dalgalarının hareketlerinden elektrik üretebilen InfinityWEC adlı bir dalga enerjisi dönüştürücüsü (DED) geliştirdi (Resim 1).
Yenilikçi temel çalışma prensibi
Bu sistemin çalışma prensibi sadece yenilikçi değil aynı zamanda oldukça basittir. Okyanustaki dalgalar, deniz yatağına bağlı olan şamandıraların yükselip alçalmasına neden olur ve bu hareket, bir hidrolik sabit kuvvet yay sistemi (büyük bir gaz hacmine bağlı bir hidrolik silindir) ve NSK tarafından üretilen iki ağır hizmet tipi vidalı mil tarafından yakalanır. Vidalı millerin somunları doğrudan silindire bağlıdır, böylece yukarı ve aşağı yönlü çizgisel dalga hareketleri, jeneratörün elektrik üretmesini sağlayan (vidalı mil tarafından gerçekleştirilen) devir hareketine dönüştürülür (Resim 2).
Silindirin yay kuvveti, şamandırayı çekerek 1 MN'ye yakın sabit bir kuvvet sağlarken iki adet vidalı mil, jeneratörlerle birlikte ±1 MN'ye kadar çift yönlü kuvvet sağlar. DED'lerde gerçekleşen güç çıkışı ile toplamda 0 ila 2 MN arasında anında kontrol edilebilir bir kuvvet elde edilir. Bu şekilde, yüksek bir enerji verimi ve yüksek güç yoğunluğu elde etmek mümkündür. Uygulamada, bir "park" oluşturmak için çok sayıda dalga enerjisi dönüştürücüsünden aynı anda yararlanılır (Resim 3).
Çift fonksiyonlu vidalı miller: Enerji üretimi ve sönüm
Bu zarif ve sürdürülebilir konseptin hayata geçirilebilmesi için birçok ayrıntılı çözüm geliştirilmesi elzemdi. Örneğin, her bir dalga için şamandıra gövdesinin optimum şekilde hizalanması, bir diğer adıyla faz kontrolü, etkin elektrik üretimi için hayati önem taşımaktadır. Daha sonra sistem, vidalı mil kuvvetini harekete zıt yönde uygulayarak elektrik enerjisini ayıklar. Buna sönüm adı verilmektedir.
Ocean Harvesting Technologies AB'nin CEO'su Mikael Sidenmark, bu süreci şöyle açıklıyor: "Dalga yükselmeden önce şamandıra ideal konumda olmalıdır. Vidalı miller, ön gerilmeli yay sistemiyle (yani depolanmış kinetik enerjiyle) desteklenen bir faz kontrol kuvveti sağladığı için bu aşamada çok önemli bir role sahiptir. Bu millerin uyguladığı sönüm, güç çıkışını maksimize etmek için hesaplanmış bir kuvvet eğrisini takip eder.»
Hidrolik silindir tarafından gerçekleştirilen bir işlem olan vidalı mil somununun aşağı yönlü dönüş hareketinin gerçekleştiğinden de emin olmak gerekmektedir. Silindir, kaldırma kuvveti sayesinde üretilen enerjinin bir kısmını depolar ve aşağı yönlü hareketi ile bu enerjiyi vidalı mile aktarır.
Dayanıklı ve güvenilir tahrik teknolojisi - akıllı elektronik
DED'nin her bir dalga hareketinde şamandıranın alacağı ideal konumu hesaplayan algoritmasının ve vidalı mil aracılığıyla şamandıranın hareket ettirilebilmesini sağlayan sisteminin geliştirilmesi için çok fazla emek harcandı.
Diğer bir yenilik ise iki aşamalı hava yastığı sistemidir. Bu sistem, dalgaların şiddetli olduğu denizlerde şamandıranın yukarı yönlü hareketini nazikçe durdurur. Mikael Sidenmark bu sistemin avantajlarını şöyle açıklıyor: "Şamandıra, büyük ve güçlü dalgalar oluştuğunda bu dalgaların tepe noktasının altında konumlandırılır ve su yüzeyine tekrar yerleşir yerleşmez güç üretmeye devam eder. Geliştirdiğimiz cihaz, hayatta kalma moduna girince elektrik üretimini uzun süre sekteye uğratan çoğu DED cihazının aksine çalışmayı sürdürür.
Kremayer ve pinyon, vinç veya vidalı mil - hangi tahrik çeşidi?
Sistemin sürekli olarak olumsuz koşullarda çalışması (su sızdırmaması gerekliliği, Resim 4) ve bakım için sudan çıkarılması ihtiyacı, bahsedilen işlevlerin başarıyla gerçekleştirilebilmesi için güç çıkışındaki tahrik sisteminin özenle seçilmesini gerektirdi.
Mikael Sidenmark'ın bu konudaki görüşleri ise şu şekilde: "Başlangıçta sistemimizde vinç tahrikleri ve daha sonra kremayer ve pinyon tahrikleri kullandık. Ancak, ağır hizmet tipi vidalı millerin; yüksek kuvvet kapasitesi, yüksek hız, uzun çalışma mesafesi, yüksek verimlilik ve yüksek çizgisel hızdan devir hareketine dönüş oranı unsurlarının kombinasyonunu nispeten daha düşük maliyetle sunduğunu gördük."
NSK'nın HTF serisi ağır hizmet tipi vidalı millerinin (Resim 5) sahip olduğu uzun hizmet ömrü, projenin potansiyel tedarikçisi ve geliştirme ortağı olarak NSK'nın bir adım öne geçmesini sağladı. Mikael Sidenmark, bu durumu şöyle açıklıyor: "Vidalı millerin 20 yılda toplam 100 milyon yük döngüsü gerçekleştirmesi bekleniyor - ki bu, oldukça yüksek bir sayı". Sidenmark, NSK ile çalışmayı seçmelerinin bir diğer sebebi olarak da sunulan desteğin kalitesini gösteriyor.
Zorlayıcı yüksek yük koşulları için tasarlandı
HTF serisi ağır hizmet tipi vidalı miller, aslen, presler ve diğer şekillendirme makineleri gibi ağır hizmet tipi takım tezgahlarının kullanıldığı uygulamalarda ve (hidrolik tahrikliden ziyade) elektrik tahrikli enjeksiyon kalıplama makinelerinde kullanılmak için tasarlandı. Çok yüksek yüklere karşı mukavemet gösterebilmesinin yanı sıra sunduğu uzun hizmet ömrü, HTF serisi vidalı milleri, yüksek binaların depremden korunmasına yardımcı olan yeni sistemlerdeki süspansiyon elemanları gibi diğer altyapı öğelerinde de kullanım için ideal kılar.
Ölçekli maketten 1:1 prototipe
Ocean Harvesting, an itibariyle 1:10 ölçekli "Infinity WEC" prototipiyle testler yürütüyor ve 2023'te 1:3 ölçekli prototiple testlerini denize taşımayı planlıyor. Bu testlerden sonra da sistemin uygulanabilirliğini test etmek için ilk tam boyutlu "dalga enerjisi dönüştürücüsü" hizmete alınacak. Bu sırada NSK, Ocean Harvesting'in ihtiyaç duyduğu boyutta bir HTF ağır hizmet tipi vidalı mil tasarlamak ve üretmekle meşgul olacak.
Ocean Harvesting'in kurucuları, ilk DED uygulamaları için iş birliği ortaklarını şimdiden belirlediler. Örneğin, bir petrol ve doğalgaz şirketi, Ocean Harvesting'in dalga enerjisi dönüştürücüleri ile üretilen elektriği petrol ve doğalgaz platformlarında kullanma ihtimalini değerlendiriyor. Dalga enerjisi bütün dünyada kullanılabilir ve yararlanılmayan en büyük yenilenebilir enerji kaynağı olarak kabul edilir, dolayısıyla InfinityWEC'in pazar sıkıntısı çekmeyeceği aşikardır. NSK'nın HTF serisi vidalı milleri ise Ocean Harvesting'in bu zorlu uygulamayı sorunsuz bir şekilde hayata geçirilmesi için en uygun ürünler olarak öne çıkmaktadır.
Endüstri-Dünyası’nın amacı; endüstriyel mühendisliğine dünyanın her yerinde üretilip Türkiye pazarına sunulan yeni ürünler ve hizmetler ile ilgili bilgi vermektir. Eğer siz de firmanızın yeni ürünlerinin Endüstri Dünyası’nda yer almasını istiyorsanız lütfen teknik basın bültenlerinizi editörlerimize gönderin.
