Látogatás egy kísérleti hullámerőműben

2022.12.20.NG

National Geographic Magyarország

Ellátogattunk Európa első hálózatra termelő, több turbinás elrendezésű hullámerőművéhez, melyet egy hullámtörőből alakítottak ki.

Szüntelenül csapkodják a vad óceáni hullámok a Vizcayai-öböl sziklákkal tagolt partjait – úgy tűnik, a szélcsend errefelé ritka jelenség. Az észak-spanyolországi Baszkföld egyik legrégebbi kikötőjében, Mutrikuban járunk, ahol a feljegyzések szerint már a 13. században is veszélyes volt a vízi közlekedés, és erről tanúskodnak azok a hajóroncsok is, amelyekre az elmúlt évszázadokban bukkantak ezen a környéken.

A kikötőt ostromló viharok nemcsak a mólókat rongálták meg és lakóházak ablakait törték be, de jelentős instabilitást és tagoltságot eredményeztek a kikötőbe és annak belső dokkjaihoz vezető csatornában. E szaggatottság a kikötő szűk, alig húsz méter átmérőjű bejáratával párosulva gyakran kockázatossá, sőt lehetetlenné tette a hajók belépését, ami a halászatra és a kereskedelemre egyaránt rányomta bélyegét.

A probléma megoldására a baszk kormány Tengerészeti Kikötői Igazgatósága 2006-ban – miután nem kevesebb mint tizenhét különböző alternatívát megvizsgált – jóváhagyta egy 440 méter hosszú hullámtörő építési tervét, nem sokkal később pedig felkereste az Ente Vasco de la Energía (EVE) energiaügynökséget, hogy fejlesszenek ki egy olyan hullámerőművet, ami hasznosítani tudja a hullámtörőt anélkül, hogy negatívan befolyásolná annak elsődleges funkcióit és struktúráját. Így született meg Európa első hullámfarmja és az első több turbinás elrendezésű hullámerőmű, amely hálózatra termelve ellátja a helyi lakosságot.

Hullámtörő és hullámerőmű – védelem, tiszta energia és technológiafejlesztés

„A hullámerőmű nem összekeverendő az árapály-erőművel, sem az áramlaterőművel. Ahogy a nevük is sugallja, a hullámerőmű a hullámokban rejlő energiát alakítja át elektromos energiává, míg az árapályerőmű a Föld, a Hold és a Nap egymáshoz viszonyított mozgása által vezérelt árapály-jelenséget, az áramlaterőmű pedig az óceáni áramlatok energiáját hasznosítja” – magyarázza Jon Lekube, a mutrikui hullámerőművet üzemeltető BiMEP (Biscay Marine Energy Platform) projektmenedzsere, aki örömmel vállalta, hogy körbekalauzol minket a kikötőben.

„Spanyolország évtizedeken át a nap- és szélenergiába fektetett be komoly összegeket, ehhez képest a hullámok erejének kihasználása még gyerekcipőben jár. Ez a 2011 júliusa óta üzemelő hullámtörő hullámerőmű elsősorban kísérleti és fejlesztési céllal épült, ugyanakkor a 296 kW teljesítmény révén 150 háztartás számára szolgáltat folyamatosan elektromos áramot, és évente 300 tonnával csökkenti a lakosság szén-dioxid-kibocsátásának mértékét, ami körülbelül ötven hektárnyi erdő levegőtisztító hatásának felel meg” – mutat Lekube a több mint négy futballpálya hosszúságú, trapéz formájú üreges cement- és kőépítményre, melynek falai mögött egy, a hullámok erejét elektromos árammá alakító technológiai vívmány részei rejlenek.

Ahogy egyre közelebb sétálunk az építményhez, hangunkat elnyomja a hullámtörő falán táncoló víztömeg visszhangzó morajlása, így kénytelenek vagyunk félig-meddig kiabálva folytatni a beszélgetést. Mint megtudjuk, az általunk óriásinak titulált hullámok nem is számítanak nagynak, ami a mi esetünkben azért szerencsés helyzet, mert most biztonságban szemügyre vehetjük egy villámlátogatás erejéig a hullámtörő belterét, és a távozást is szárazon megúszhatjuk, feltéve, hogy megfelelően időzítünk a kiszaladással.

Oszcilláló vízoszlop technológia

Mivel a féktelen hullámok okozta légnyomás-változásba nemcsak az épület, de a dobhártyák is beleremegnek, zajcsillapító fülvédővel a fejünkön lépünk be az épület egyik ajtaján, ahol az erőmű tizenhat légkamrájából hárommal mindjárt szembe is találjuk magunkat. Ezekben a kamrákban helyezkednek el a 2,83 méter magas, 1,25 méter széles és 1200 kilogramm súlyú turbinák, melyeket váltakozó nyomású levegő működtet.

A légkamrák az úgynevezett OWC (oscillating water column), magyarul oszcilláló vízoszlop technológia részei, mely egyike azon három megoldásnak, amelyek a hullámokban rejlő energiát elektromos árammá alakítják át. „A hullámtörő külső, tenger felőli falának egy száz méteres szakaszára épült OWC technológia lényege, hogy a rendszer felső részében lévő légkamrában a nagy nyomású levegő tömege ellenáll a víz alatti résznek, illetve a hullámoknak. Ilyen módon a turbinák mind a vízszint emelkedése, mind annak csökkenése esetén termelnek a generátor számára, ami átkapcsolja az energiát a hálózatba. A hullámerőmű vezérlő és teljesítményszabályozó berendezésekkel, teljesítményleadó vezetékekkel is fel van szerelve, az áram feszültségét pedig az üzem közelében elhelyezkedő transzformátor segítségével lehet növelni” – mondja Lekube, immár újra a szabad ég alatt, miután minden ajtót bezárt maga mögött és a Belépni tilos! táblákat is gondosan a helyükre igazította, majd részletesen kifejti a hullámerőmű egy-egy turbinájának működési elvét.

„A felemelkedő vízhullám maga előtt nyomja a levegőoszlopot, a nagy nyomású levegő pedig megforgatja a turbinát, amely egy generátorhoz csatlakozva áramot termel. Ezután a lesüllyedő vízoszlop visszaszívja a levegőt, aminek hatására a turbina lapátjai ismét forognak. Mindegyik turbina egy 18,5 kW teljesítményű turbógenerátorhoz csatlakozik, így azok együttes kapacitása 296 kW, és mindegyik turbógenerátor tetején található egy zajcsillapító. A rögzített állású Wells turbinák robusztusak, egyszerűek és a lapátok szimmetrikus kialakításának köszönhetően mindig ugyanabba az irányba forognak, függetlenül a turbinán áthaladó légáramlás irányától, így nincs szükség külön a légáramlást szabályozó eszközre. A két, egyszerre mozgó ötlapátos rotort a léghűtéses turbógenerátor választja el egymástól. A turbógenerátor lapátjainak megtisztításáról, a só és egyéb lerakódások eltávolításáról speciális vízfecskendők gondoskodnak, a turbógenerátor alján található pillangószelep pedig szükség esetén leválasztja a légkamrát a generátorról: ha az elektromos hálózathoz való csatlakozás meghibásodna, a szelep aktiválódik és a gravitáció segítségével automatikusan zár. A tengervíz az elülső nyíláson keresztül jut be a hullámtörő légkamráiba, és magukkal a turbinákkal soha nem érintkezik. A sós víz elég hamar korrodálná a turbinákat, amiknek javítása igen költséges eljárás lenne, az a sajátosság azonban, hogy villamos energia csak a levegő mozgásával keletkezik, nagymértékben megnöveli a berendezés élettartamát” – magyarázza a szakember.

Kihívások és a hullámerőművek jövője

Apropó, élettartam. Kétségkívül hatalmas potenciál rejlik az óceánok hullámainak energiájában, de bizonyára akadnak nehézségek és akadályozó tényezők – mint említette, technikai szempontból maga a tenger is az –, amelyek miatt a hullámenergia fejlődése elmarad a többi fenntartható, tiszta energiát biztosító megoldások mellett – vetem fel, mire Lekube így folytatja: „A kíméletlen környezet, a szűk időablakok a telepítési és karbantartási munkálatok elvégzéséhez, a nyílt tengeren történő üzemeltetéssel járó költségek, továbbá bizonyos eszközök, például speciális hajók korlátozott elérhetősége, valamint a munkaerőhiány is hátráltató tényező ezen a területen. Ugyanakkor pont ezek a kihívások segítik elő a fejlődést. Az, hogy új munkahelyeket teremtett és fellendítette Baszkföld turizmusát, valamint referenciapont lett a tengeri energia területén kutatók körében, csak a mellékhatásai a mutrikui hullámfarm működtetésének.
A projekt elsődleges célja az volt, hogy lehetőséget kínáljon az óceáni hullámenergia specializálódására, valamint az azzal kapcsolatos ismeretek és technológiák fejlesztésére. A tengeri energia jövője az offshore, vagyis a nyílt tengeren való üzemeltetés, ahol egyrészt ötször akkora a hasznosítható energia mennyisége, mint a part menti hullámok esetében, másrészt megfizethetőbbé, költséghatékonyabbá tehető ez a megújuló energiaforrás. Természetesen a nyílt tengeren való tesztelés nemcsak komoly anyagi befektetést igényel, de nagy kockázatot is jelent a zord körülmények miatt, a mutrikui hullámerőmű azonban lehetővé teszi a technológia fejlesztésének felgyorsítását azáltal, hogy valódi tengeri környezetben, ugyanakkor kedvezőbb feltételek mellett és biztonságos, ellenőrzött körülmények között történjenek a megfigyelések – az például, hogy van közúti hozzáférésünk, drámaian csökkenti az üzemeltetési és karbantartási költségeket” – állítja a szakember.

E kísérleti és demonstrációs hullámerőmű által termelt energia mennyisége nem jelentős más megújuló energiaforrásokhoz képest, ezért pusztán kereskedelmi célból nem érné meg működtetni, Lekube szerint azonban mindez azt mutatja, hogy „szükség van a hullámenergia hatékony kiaknázásának módjait kutató projekfinanszírozási támogatás kidolgozására – a kutatásfejlesztési projektekhez nyújtott támogatások révén, valamint az energia piaci értékesítése során alkalmazott új ösztönzők révén.”

A Mutriku kikötőjében történő tesztelések után ugyanezt a technológiát a nyílt tengeren is kipróbálja a BiMEP, Lekube és munkatársai pedig azt remélik, hogy a baszkföldi üzem világszerte hasonló fejlesztéseket fog ösztönözni a hullámenergia kiaknázására.

„Elképesztő belegondolni, hogy az óceánok megújuló energia potenciálja többszöröse az emberiség energiaigényének, miközben nagyrészt kihasználatlan ez a potenciál. Csupán a hullámenergia maradéktalan kinyerésével fedezni tudnánk az energiaigényünk jelentős részét, de ehhez ki kell fejlesztenünk egy robusztus, megbízható és hatékony technológiát, ami mind műszaki, mind gazdaságossági szempontból működőképes.
A megújuló energiaforrásokra való átállás folyamatának természetesen az energiaigény csökkentése is elengedhetetlen része, amiben az egyéneknek és a háztartásoknak aktívabb szerepet kell vállalniuk. Ha pedig a globális cél az, hogy 2050-re szén-dioxid-semlegesek legyünk, érdemes fontolóra vennünk a különböző fenntartható energiaforrások ötvözésének lehetőségét a hatékonyság növelése érdekében. Az árapály-erőművekhez képest például a hullámerőművek energiatermelése kevésbé kiszámítható, ám még így is pontosabban előrejelezhető, mint a nap- vagy szélerőművek teljesítménye, nem beszélve arról, hogy a hullámerőművek remekül kiegészíthetik a nyílt tengeri szélerőműveket, mivel a hullámzás a szél elcsendesedése után tovább folytatódik. A feltételek tehát adottak a fenntartható életvitelhez, ahogy az intelligenciánk és a kreativitásunk is. Már csak meg kell tanulnunk élni a lehetőségekkel.”

Írta: Sáfár Zsófia