See on üüratu energiamasin, mis töötab tõusu-mõõna elektriks muutes

Selline näeb välja maailma võimsaim loodeenergia generaatorO2, mille juures teadlased tegid ookeaniuuringuid, et selgitada välja nende mõju merekeskkonnale ning kuidas saaks loodetest maksimaalselt energiat. Foto: Orbital marine Power

Plymouthi Ülikooli teadlased Ühendkuningriigist viisid läbi põhjalikud uuringuid Orbital Marine Poweri loodeturbiini O2 ümbruses, mis on maailma võimsaim ja asub Šotimaa Orkney saartel. Uuringu eesmärgiks oli mõista keerulisi ookeanitingimusi, milles loodeturbiinid töötavad ja kuidas saaks neid veelgi efektiivsemalt piiramatu energia allikana kasutusele võtta.

Uuringu tulemused aitavad teadlastel planeerida ja paigaldada tulevasi loodenergia süsteeme rannikul. Kuna nõudlus puhta energia allikate järele on hüppeliselt kasvanud, on tuule- ja päikeseenergia kõrval oodata järgnevatel aastakümnetel ka loodete ja teiste mere taastuvenergia paigalduste, näiteks laineenergiajaamade kasvu.

Kuid uusimate jaamade käivitamine tihti tormistes merevoogudes toob loodete energia valdkonnale kaasa suuri väljakutseid, sealhulgas ebakindlust seadmete ja keskkonna koostoime osas.

Selle probleemi lahendamiseks kasutas teadlaste meeskond droonide ja paadist tehtud uuringute kombinatsiooni, et kaardistada maailma võimsaima loodeturbiini – Orbital Marine Poweri O2 – juures esinevaid keerulisi loodete voolusid, mis liiguvad Orkney saarte ümbruses Šotimaal.

Erinevalt tavalistest loodeturbiinidest ujub O2 veepinnal, olles ankurdatud merepõhja pikkade trossidega. Platvorm on üle 70 meetri pikk ja on ühendatud Euroopa Merelise Energia Keskusega (European Marine Energy Centre ehk EMEC), kust see võiks varustada aastas energiaga kuni 2000 Ühendkuningriigi kodumajapidamist.

Paigutus on kõige tähtsam

uuringust selgus, et muutuvad loodete voolud, mis ulatuvad üle 8 sõlme (4 m/s), võivad mõjutada seadme toimimist, samuti O2-st tekkiv vool allavoolu võib mõjutada teiste turbiinide paigutust ja mereelupaiku.

Selle kaudu pakuvad teadlased uusi soovitusi loodeturbiinide optimaalse paigutuse kohta ning rõhutavad kohapealsete uuringute suurt tähtsust tulevaste turbiinide paiknemise planeerimisel, et ületada reaalse maailma ja arvutisimulatsioonide vahelist lõhet.

Teadlased loodavad, et nende lähenemist saab kasutada ka keskkonnamõjude ja mereelupaikadega seotud probleemide lahendamisel. Varasem uuring näitas, et turbiini äravoolualal tekib prognoositav toitumiskoht läheduses pesitsevatele merelindudele, liiga tihedalt paigutatud turbiinid võivad aga piirata mõnede mereelukate liikumist ja need eemale peletada.

Mõrtsukvaalad turbiini juures

Lisaks merelindudele kohtasid teadustöö autorid ühe drooniuuringu ajal ka mõrtsukvaalasid, mis läbisid turbiini ala, mis näitab, kui oluline on selliste aspektide arvestamine.

Üks maailma võimsamate loodete aladel, kus voolud võivad ületada 4 meetrit sekundis, on okeanograafiliste uuringute läbiviimine nii põnev kui ka väljakutsuv. Andmete kogumine nendes tormistes keskkondades on siiski hädavajalik, et lahendada mõningaid keerukusi, millega loodete energiatööstus täna silmitsi seisab. Turbiinide optimaalne paigutamine kitsastesse kanalitesse, mida ümbritsevad saared, on keeruline ülesanne, kuid uudsed uurimismeetodid andsid siiski kindlaid teadmisi, kuidas need toimivad, selgitas vanemteadur Lilian Lieber.

Looded on usaldusväärsemad kui päike ja tuul

Loodete energia on siiski vaatamata probleemidele üks usaldusväärsemaid puhta energia allikaid, sest erinevalt tuulest ja lainetest on need regulaarsed ja prognoositavad. Turbiinid, mis on kavandatud loodejõu ärakasutamiseks merepinna lähedal, toimivad nagu veealused tuuleveskid ja muundavad liikuva vee kineetilise energia elektriks.

Kuna vesi on üle 800 korra tihedam kui õhk, toodavad need turbiinid rohkem energiat kui sama suurusega tuuleturbiinid.

Tulevikus on oodata, et Ühendkuningriigis paigaldadatakse palju rohkem seadmeid, varasemate uuringute järgi (2019. aastast) võiks loodete energia katta isegi kuni 11% Ühendkuningriigi aastasest elektritarbimisest.

O2 loodevoolu ajal töös: kuna vesi on 800 korda tihedam kui õhk, siis suudavad loodegeneraatorid rohkem energiat toota kui tuugenid. Foto: Orbital marine Power

Šotimaa Ülikoolide Liidu vanemteadur Shaun Fraser lisas, et see uuring näitab, kui kasulik on teadusliku ekspertiisi ja uute tehnoloogiate kombineerimine, et teha edusamme loodete keskkondade mõistmisel. Kuna Highlandsi ja saarte piirkonnas arendatakse tõenäoliselt lähitulevikus merelise taastuvenergia taristut, on see töö kohalikele tööstustele ja kogukondadele olulisem kui kunagi varem.

Osa väljakutseid ja takistusi seisab veel ees

Vaatamata loodete energia paljulubavatele võimalustele seisab sektor siiski silmitsi väljakutsetega, mille hulka kuuluvad tehnoloogia laiemaks kasutuselevõtuks vajaminevad suuremad kulud, võrguühenduste võimekus ja turbiinide toimimise tagamine äärmiselt tormistes oludes.

Uuring püüdis lahendada osa neist probleemidest, edendades välitööde mõõtmismeetodeid, mis on vajalikud loodete tehnoloogiate pikaajalise töökindluse ja jätkusuutliku arendamise toetamiseks.

Olgu tegemist ujuvate avamere tuuleparkidega Keldi meres või loodeturbiinidega Šotimaa rannikul, järgmise paarikümne aasta jooksul paigaldatakse üha rohkem merepõhiseid taastuvenergia platvorme kogu Ühendkuningriigi rannikul, ennustavad teadlased.

Uuring, mis avaldati ajakirjas Nature Communications, viidi läbi Meribioloogia Ühingu (Marine Biological Association ehk MBA), Plymouthi Ülikooli ja Šotimaa Ülikoolide Liidu Shetlandil (University of the Highlands and Islands ehk UHI) teadlaste poolt.