Prie Škotijos Orknio salų potvynių srovės siauruose sąsiauriuose gali viršyti 8 mazgus, todėl tai viena sudėtingiausių vietų jūrinei energetikai. Būtent čia į tinklą prijungta plūduriuojanti potvynių turbina O2 tapo realaus masto bandymu, kaip iš ypač tankaus vandens judėjimo išgauti elektrą.
Tokioje aplinkoje natūraliai kyla klausimas, kas vyksta su vandeniu aplink įrenginį ir kiek toli nusidriekia jo poveikis. Atsakymų ieškojusi mokslininkų komanda pasirinko ne laboratoriją, o lauką: sroves ir turbulenciją jie matavo derindami dronus ir tyrimus iš laivo.
Plūduriuojanti turbina O2
O2 išsiskiria tuo, kad nėra įmontuota kaip dauguma potvynių turbinų, kurios paprastai tvirtinamos prie dugno. Šis įrenginys plūduriuoja vandens paviršiuje ir laikomas pritvirtinimo lynais, o energija į krantą perduodama per kabelį, prijungtą prie Europos jūrinės energetikos centro Orknyje.
Vanduo yra gerokai tankesnis už orą, todėl analogiško dydžio turbina vandenyje teoriškai gali išgauti daugiau energijos nei vėjo jėgainė. Tačiau didelis energijos potencialas turi kainą: stiprios srovės ir turbulencija kelia papildomų reikalavimų konstrukcijai, eksploatacijos saugai ir tam, kaip planuojamas turbinų išdėstymas.
Kaip dronai „pamato“ sroves
Tyrėjai srovių vaizdą kūrė jungdami dronų filmuotą medžiagą su matavimais vandenyje, atliekamais iš laivo. Tokia metodika leidžia fiksuoti detales, kurių dažnai nepavyksta tiksliai atkartoti laboratorijoje, o kompiuteriniai modeliai ne visada pajėgia patikimai aprašyti konkrečios vietovės chaoso.
„Natūralios sąlygos Jungtinės Karalystės vandenyse yra labai įvairios ir sudėtingos, todėl jų neįmanoma iki galo atkurti kontroliuojamuose laboratoriniuose bandymuose ar kompiuteriniuose modeliuose“, – sakė profesorius Alexas Nimmo-Smithas.
Esminė tyrimo vertė ta, kad realiomis sąlygomis užfiksuotas srovių „parašas“ tampa praktiniu įrankiu planuojant naujus projektus. Kuo tiksliau aprašoma turbulencija ir srovės struktūra, tuo patikimiau galima numatyti, kuriose vietose įrenginiai dirbs efektyviausiai ir saugiausiai.
Chaotiški sūkuriai ir „pėdsakas“ už turbinos
Kiekviena turbina palieka vadinamąjį pėdsaką, tai yra sulėtėjusio ir sujaukto vandens zoną už įrenginio. Tyrimas parodė, kad potvynių turbinos aplinkoje gali formuotis chaotiški sūkuriai, kurie skiriasi nuo to, ką įprastai prognozuoja supaprastintos schemos.
Toks pėdsakas svarbus ne tik dėl energijos. Jei ateityje įrenginiai būtų statomi grupėmis, netinkamai parinkti atstumai gali mažinti bendrą parkų efektyvumą, nes žemiau srovės esantys įrenginiai gali dirbti jau „išvargintame“ vandenyje.
Be inžinerinių klausimų, išlieka ir poveikio aplinkai tema. Tyrėjai atkreipė dėmesį, kad per tankiai suplanuotos turbinų grupės siauruose sąsiauriuose teoriškai galėtų riboti kai kurių jūrų gyvūnų judėjimą, todėl projektavimas turi remtis ne vien galia, bet ir vietos ekosistemos dinamika.
Potvynių energija dažnai įvardijama kaip patraukli dėl prognozuojamumo, nes potvyniai ir atoslūgiai yra apskaičiuojami iš anksto. Vis dėlto sektorius susiduria su iššūkiais: didelėmis įrengimo sąnaudomis, tinklų prijungimo ribotumu pakrantėse ir būtinybe kurti įrangą, kuri patikimai veiktų nuolatinėje turbulencijoje.
Orknio tyrimas šių problemų neišsprendžia vienu žingsniu, tačiau suteikia svarbių realių duomenų, kaip tokie įrenginiai keičia sroves. Tokie matavimai gali tapti pagrindu tiksliau projektuoti ateities potvynių jėgainių parkus, kad jie būtų ir efektyvūs, ir geriau suderinti su jūros aplinka.