Ideen om et vannkraftverk under vann kan kanskje minne om en Jules Verne-fiksjon. Så er den også født av en tysk ingeniør som har brukt deler av sitt yrkesaktive liv på romfartsteknologi.
–Se for deg at man åpner luka på en ubåt under vann. Vannet vil strømme inn i ubåten med enorm kraft. Det er nettopp denne energien vi skal fange, forteller oppfinner og gründer i selskapet Subhydro AS, Rainer Schramm til Gemini.no. Det er mange som har lansert tanken på å utnytte kraften som finnes i trykket på havbunnen, men vi er de første i verden som har søkt patent på en konkret teknologi som vil gjøre det mulig sier Schramm.
For å realisere ideen han fått med seg SINTEF.
Fanger kraften med turbin
–SINTEF har eksperter både innenfor energiproduksjon, materialteknologi og ikke minst offshore- og dypvannsteknologi, noe som gjør at vi kan finne all kunnskapen vi trenger på et sted, sier den tyske oppfinneren.
For å utnytte trykket på havbunnen i praksis, fanges kraften i en turbin, som i et vanlig vannkraftverk drevet med pumpekraft.
–Et pumpekraftverk er et vannkraftverk som kan “lades” på nytt ved at vannet pumpes tilbake i reservoaret etter at det er tappet ut gjennom en turbin. Slike kraftverk brukes som “batterier” når de er koblet opp mot kraftnettet, forklarer oppfinneren.
Trykket som finnes i dypet kan utnyttes av en turbin som produserer strøm via en generator. Prinsippet er å sette turbinen i et kammer på havbunnen, og deretter slippe inn vannet. Trykket i vannet vil drive turbinen. Når kammeret er fullt ledes vannet videre til en rekke med tanker som fungerer som lager. Når alle tankene er fulle, kjøres prosessen i revers via en pumpe. Nå forsker SINTEF på hvordan man kan realisere ideen i praksis. Ill: Doghouse/Knut Gangåssæter.
I dette kraftverket skal turbinen monteres på havbunnen inne i et kammer på 400-800 meters dyp. Kammeret har en luke, og når den åpnes strømmer vannet inn og setter turbinen i sving. Turbinen produserer strøm via en generator. Når kammeret er fullt, presses vannet ut gjennom et rør til et nytt kammer, som igjen presser vannet videre til enda et. Slik kan man fortsette med så mange kammer man vil. Det er altså antallet vanntanker som avgjør hvor lenge anlegget kan produsere strøm.
Høy virkningsgrad
-Når vanntankene er fulle, må vannet ut av tankene, forklarer Schramm.
Dette gjøres ved å kjøre turbinen i revers, slik at den fungerer som en pumpe. Prosessen bruker en del energi fra nettet, som om man ladet et vanlig batteri. Til tross for at det benyttes energi til å tømme vanntankene, er virkningsgraden for denne typen vannkraftverk like høy som for et konvensjonelt anlegg på land.
Ifølge Schramm viser beregningene at den ligger på ca. 80 prosent effektivitet.
En annen fordel ved løsningen er at man kan skalere anlegget etter ønsket størrelse, både når det gjelder turbinen og antallet vanntanker. Et anlegg med vanlig størrelse vil anslagsvis produsere 300 MW (megawatt) i en periode på 7-8 timer. Dette er nok energi til å forsyne i overkant av 200.000 britiske familier med strøm.
–Vi ser at denne typen anlegg vil fungere godt sammen med for eksempel vindparker. I perioder med lite vind kan man da hente energi fra dette undervannsanlegget i stedet. Det samme gjelder for solkraft – pumpekraftverket kan bidra til jevn strøm-produksjon om natten når det er mørkt, sier Rainer Schramm.
Jo dypere dess bedre
I tillegg til antall tanker, påvirker også havdypet effekten i anlegget: Jo dypere anlegget ligger, jo større er trykkforskjellen mellom havoverflata og sjøbunnen – og jo høyere blir effekten.
–Dette er noe av grunnen til at vi ønsker å prøve ut denne teknologien i Norge, sier Rainer Schramm. Hjemme i Tyskland har vi alt for grunt hav til at dette ville være lønnsomt, men det finnes en rekke områder i verden hvor store havdyp ligger nært land, som for eksempel havområdene rundt Italia, Portugal og Spania, i tillegg til Nord- og Sør-Amerika.
Avansert betongteknologi
En av utfordringene SINTEF-forskerne skal bryne seg på, er å utvikle en betongtype som kan brukes til å støpe vanntankene som skal plasseres på havbunnen.
Tor Arne Martius-Hammer ved SINTEF Byggforsk er ekspert på lette og sterke betongtyper.
–Utfordringen er å finne den optimale balansen mellom styrke og pris. Om vi klarer å nå målet om å lage en betong som tåler minst 5 ganger mer enn vanlig betong, kan det redusere veggtykkelsen med 75 prosent. Dette er en kritisk faktor, lykkes vi ikke vil produksjons- og installasjonskostnadene bli for dyre i forhold til strømprisen, forklarer Martius-Hammer.
En av løsningene som SINTEF skal jobbe med er å armere betongen med tynne stålfiber i stedet for vanlig stangarmering. Det bidrar til en betydelig forenklet produksjonsprosess. I dag finnes det betong som kan brukes, men oppgaven vår blir å utvikle et billigere alternativ, sier Martius-Hammer.
