Henvendelse af 11/5-20 fra Partnerskabet for Bølgekraft som opfølgning på henvendelse af 28/4-20
Tilhører sager:
Aktører:
boelgekraftteknologi_strategi_for_fud_2012
https://www.ft.dk/samling/20191/lovforslag/l114/bilag/8/2188204.pdf
ISSN 1901-726X DCE Technical Report No. 146 EUDP-2010-II J. nr. 64010-0472 Bølgekraftteknologi. Strategi for Forskning, Udvikling og Demonstration 2012 K. Nielsen J. Krogh N. E. H. Jensen J. P. Kofoed E. Friis-Madsen B. V. Mikkelsen A. Jensen Partnerskabet for Bølgekraft Klima-, Energi- og Forsyningsudvalget 2019-20 L 114 Bilag 8 Offentligt DCE Technical Report No. 146 Bølgekraftteknologi. Strategi for Forskning, Udvikling og Demonstration 2012 K. Nielsen J. Krogh N. E. H. Jensen J. P. Kofoed E. Friis-Madsen B. V. Mikkelsen A. Jensen Juni 2012 © Aalborg Universitet Aalborg Universitet Institut for Byggeri og Anlæg Sektionen for Vand og Jord Videnskabelige publikationer ved Institut for Byggeri og Anlæg Technical Reports anvendes til endelig afrapportering af forskningsresultater og videnskabe- ligt arbejde udført ved Institut for Byggeri og Anlæg på Aalborg Universitet. Serien giver mu- lighed for at fremlægge teori, forsøgsbeskrivelser og resultater i fuldstændig og uforkortet form, hvilket ofte ikke tillades i videnskabelige tidsskrifter. Technical Memoranda udarbejdes til præliminær udgivelse af videnskabeligt arbejde udført af ansatte ved Institut for Byggeri og Anlæg, hvor det skønnes passende. Dokumenter af den- ne type kan være ufuldstændige, midlertidige versioner eller dele af et større arbejde. Dette skal holdes in mente, når publikationer i serien refereres. Contract Reports benyttes til afrapportering af rekvireret videnskabeligt arbejde. Denne type publikationer rummer fortroligt materiale, som kun vil være tilgængeligt for rekvirenten og Institut for Byggeri og Anlæg. Derfor vil Contract Reports sædvanligvis ikke blive udgivet of- fentligt. Lecture Notes indeholder undervisningsmateriale udarbejdet af undervisere ansat ved Institut for Byggeri og Anlæg. Dette kan være kursusnoter, lærebøger, opgavekompendier, forsøgs- manualer eller vejledninger til computerprogrammer udviklet ved Institut for Byggeri og An- læg. Theses er monografier eller artikelsamlinger publiceret til afrapportering af videnskabeligt arbejde udført ved Institut for Byggeri og Anlæg som led i opnåelsen af en ph.d.- eller doktor- grad. Afhandlingerne er offentligt tilgængelige efter succesfuldt forsvar af den akademiske grad. Latest News rummer nyheder om det videnskabelige arbejde udført ved Institut for Byggeri og Anlæg med henblik på at skabe dialog, information og kontakt om igangværende forskning. Dette inkluderer status af forskningsprojekter, udvikling i laboratorier, information om samar- bejde og nyeste forskningsresultater. Udgivet 2012 af Aalborg Universitet Institut for Byggeri og Anlæg Sohngårdsholmsvej 57, DK-9000 Aalborg, Danmark Trykt i Aalborg på Aalborg Universitet ISSN 1901-726X DCE Technical Report No. 146 Forord Nærværende strategi for bølgekraftteknologi er udarbejdet som et led i det EUDP fi- nansierede projekt ”Ny strategi for bølgekraft gennem industrielt partnerskab”. Projek- tet er udviklet af Forskningsgruppen for Bølgeenergi under Institut for Byggeri og An- læg ved Aalborg Universitet og Hanstholm Havneforum efter drøftelser med Energi- net.dk. EUDPs medfinansiering af projektet betyder ikke nødvendigvis, at strategien er et udtryk for Energistyrelsen/EUDPs synspunkter. Partnerskabets formål er fremadrettet at iværksætte samarbejde omkring den videre udvikling af bølgekraft i Danmark gennem konkrete tværgående udviklingsprojekter. Partnerskabet er etableret som et uforpligtende samarbejde og en interessetilkendegi- velse mellem virksomheder, der direkte eller indirekte beskæftiger sig med bølgekraft. Styregruppen for projektet, der løb fra marts 2011 til juni 2012, har bestået af: Jens Peter Kofoed, Aalborg Universitet, projektleder Jan Krogh, Aalborg Universitet, projekttovholder Kim Nielsen, Rambøll/Aalborg Universitet, hovedforfatter Niels Ejnar Helstrup Jensen, Energinet.dk Erik Friis-Madsen, Bølgekraftforeningen Britta Vang Mikkelsen, Hanstholm Havneforum Andy Jensen, DanWEC, observatør Der har i løbet af projektet været afholdt 3 partnerskabsmøder: Kick-off møde hos LORC i Odense i april 2011 Midtvejsmøde hos Aalborg Universitet i Aalborg i oktober 2011 Strategimøde hos Hanstholm Havneforum i Hanstholm i marts 2012. Som baggrund for udarbejdelsen af strategien er der desuden gennemført en række interviews med bølgekraftudviklerne samt øvrige interessenter samt gennemført en spørgeskemaundersøgelse. Formålet har været at få kortlagt og prioriteret en række fælles problemstillinger og udviklingsfelter på tværs af de enkelte bølgekraftprojekter og gerne med sideblik til mulige industrielle partnere uden for den lidt snævrere kreds af udviklere. Vi vil hermed gerne takke alle, der på positiv og engageret vis har deltaget i projek- tets gennemførelse, og ser frem til videreførelsen af Partnerskabet, som ramme for gennemførelsen af strategien. Jens Peter Kofoed Forkortelser AAU Aalborg Universitet AC/DC Vekselstrøm/Jevnstrøm Bimep Biscay Marine Energy Platform COE Cost Of Energy DanWEC Danish Wave Energy Center DHI Dansk Hydraulisk Institut DNV Det Norske Veritas DS Dansk Standard DTU Danmarks Tekniske Universitet EERA European Energy Research Alliance EMEC European Marine Energy Center EUDP Energiteknologisk Udviklings- og Demonstrationsprogram EWTEC European Wave and Tidel Energy Conference" ExCo Executive Committee FUD Forskning, Udvikling og Demonstration GTS Godkendt Teknologisk Serviceinstitut GWh Gigawatttimer ICCE International Coastal Engineering Conference ICOE International Conference on Ocean Energy IEA-OES International Energy Agency – Ocean Energy Systems IEC TC 114 International Electrotechnical Commission, Technical Committee ISOPE International Society of Offshore and Polar Engineers kWh Kilowatttimer LORC Lindoe Offshore Renewables Center MWh Megawatttimer OMAE Ocean, Offshore and Arctic Engineering OSS Offshore Service Specification OTEC Ocean Thermal Energy Conversion OWC Oscillating Water Column OWEC-1 Offshore Wave Energy Converters – 1 (EU projekt) PJ Petajoule PT Projektteam PTO Power Take-off SDWED Structural Design of Wave Energy Devices SEM-REV Site d'experimentation En Mer – (Marine Test Site) TWh Terawatttimer WEIA Wave Energy Industry Association Indholdsfortegnelse 1 PARTNERSKABET .................................................................................................................................1 2 RESUME...............................................................................................................................................2 3 HVORFOR BØLGEKRAFT?.....................................................................................................................4 4 STRATEGI OG ANBEFALINGER..............................................................................................................5 4.1 VISION OG MÅLSÆTNING ..........................................................................................................................5 4.2 PRIORITEREDE UDVIKLINGS- OG SAMARBEJDSOMRÅDER ..................................................................................6 4.3 UDVIKLINGSMÅLSÆTNING, AFREGNINGSVILKÅR OG INVESTERING ......................................................................6 4.4 UVILDIG SCREENING OG EVALUERING ........................................................................................................10 4.5 OFFSHORE TESTFACILITETER TIL BØLGEKRAFT ..............................................................................................10 4.6 ANBEFALINGER TIL OFFENTLIGE STØTTEORDNINGER......................................................................................13 4.7 BØLGEKRAFT I ENERGISTYRELSENS TEKNOLOGIKATALOG................................................................................14 5 ENERGI, MILJØ OG ERHVERV .............................................................................................................15 5.1 ENERGIPOTENTIALE................................................................................................................................15 5.2 INDPASNING I ENERGISYSTEMET ...............................................................................................................15 5.3 MILJØFORHOLD ....................................................................................................................................15 5.4 EKSPORTPOTENTIALE OG BESKÆFTIGELSE ...................................................................................................16 5.5 FORRETNINGSMULIGHEDER OG BRANCHEFORENING .....................................................................................17 6 FORSKNING OG UDVIKLING...............................................................................................................18 6.1 TRINVIS UDVIKLING AF BØLGEKRAFTTEKNOLOGIER........................................................................................18 7 TVÆRGÅENDE BØLGEKRAFTAKTIVITETER..........................................................................................20 7.1 DANSKE...............................................................................................................................................20 7.2 INTERNATIONALE...................................................................................................................................20 7.3 STANDARDISERING UNDER IEC TC 114.....................................................................................................24 7.4 CERTIFICERING UNDER DNV....................................................................................................................24 8 KONKLUSION.....................................................................................................................................25 9 REFERENCER ......................................................................................................................................26 APPENDIKS I: STATUS FOR BØLGEKRAFTTEKNOLOGIER ULTIMO 2011 ......................................................29 KATEGORIER AF BØLGEKRAFTANLÆG .....................................................................................................................29 DE DANSKE BØLGEKRAFTPROJEKTER ......................................................................................................................30 PROJEKTER FRA UDLANDET..................................................................................................................................35 APPENDIKS II: PARTNERSKABETS VIDERE UDVIKLING ...............................................................................41 1 1 Partnerskabet Partnerskabsprojektet som har samarbejdet om denne strategi omfatter: Bølgekraftteknologiudviklere og netværksorganisationer Wavestar Floating Power Plant Wave Dragon WavePlane Dexawave CrestWing WaveEnergyFyn Leancon Wave Energy Resen Energy Rolling cylinder WavePiston Weptos Bølgekraftforeningen Alliancen for Grøn Offshore Energi Esbjerg Erhvervsudvikling Lindø Offshore Renewable Center (LORC) Hanstholm Havneforum Offshore Center Danmark Universiteter, Godkendt Teknologisk Serviceinstitutter (GTS) og testcentre Aalborg Universitet DHI Danish Wave Energy Center (DanWEC) Rådgivere og service Rambøll Innovayt Sandroos, advokatfirma Offentlige myndigheder og energiselskaber Energinet.dk DONG Energy A/S Perspektiver for videreførelsen og udvikling af Partnerskabet beskrives i Appendiks II. Strategien er udarbejdet dels med baggrund i drøftelser med de enkelte partnere, og partnerskabsmøder afholdt under projektforløbet og senest i Hanstholm den 22. marts 2012, hvor den foreløbige udgave af strategien blev diskuteret. Denne endelige versi- on er udarbejdet på baggrund af den feedback, Partnerskabet har givet med baggrund i de løbende drøftelser på de efterfølgende styregruppemøder. 2 2 Resume Vision Visionen for dansk udvikling af bølgekraftteknologi er, at danske industri- og erhvervs- virksomheder opnår kompetencer til afsætning af konkurrencedygtige bølgekrafttekno- logier både på det danske og det internationale marked. Udnyttelse af bølgekraften er forudsætningen for, at der i fremtiden kan bygges offshore energiparker på større hav- dybder. Udvikling af bølgekraftteknologi skal senest fra 2030 sikre mulighed for en om- kostningseffektiv, bæredygtig elforsyning fra offshore energiparker i Danmark. Danmark har i dag nogle af de bedst dokumenterede bølgekraftkoncepter i verden. Dette er opnået med relativt beskedne udviklingsmidler, idet udviklingen i Danmark typisk er foregået ved gradvist at opskalere og dokumentere anlæg, hvilket har mini- meret de økonomiske og sikkerhedsmæssige risici. Samarbejde mellem forskningsin- stitutioner og udviklere om konkrete projekter har fastholdt et højt fagligt niveau. Offshore vindmølleparker er et væsentligt element i fremtidens elforsyning. Offshore er dyrt, særligt når man af hensyn til natur og miljø må langt til havs, uden at der af den grund produceres mere energi. Bølgekraft er den eneste teknologi, der drager fordele af at blive placeret på dybt vand i store bølger langt fra land, og kan derfor blive forudsætningen for, at der kan anlægges omkostningseffektive kraftværker uden for de kystnære områder. Fra 2030 forventes bølgekraft at reducere de samfundsøkonomiske omkostninger for- bundet med at udbygge elproduktionskapaciteten offshore. For at nå dette mål, er der i en overgang behov for tillægstariffer, der gradvist udfases efterhånden som produk- tionen fra bølgekraft stiger. Den danske bølgekraftbranche er nu nået til et punkt, hvor driftserfaring er afgørende for, at udviklingen for alvor tager fart. Den videre udvikling af teknologi sker bedst ved en hurtig kommercialisering igennem tidsbegrænsede tillægstariffer, hvorigennem der sættes fokus på omkostninger, ydelse og driftsikkerhed. Desuden skal partnerska- ber styrke samarbejdet i mellem forskningsmiljøer, udviklingsselskaber, industrivirk- somheder samt aktører inden for markedet. Strategi og anbefalinger Det danske Partnerskab for Bølgekraft vil opfylde den overordnede vision igennem: • Optimal udnyttelse af udviklingsmidler igennem samarbejde om udvikling af vitale fælles komponenter og udnyttelse af teknologier, både internt i branchen og med eksterne specialiserede virksomheder. Det drejer sig først og fremmest om forankring, PTO (Power Take-off) og søkabler til flydende anlæg. • At bølgekraft sidestilles med offshore vindkraft i forhold til nettilslutningsvilkår og afregningstarif, således at bølgekraft kan indgå på lige fod med vindenergi i udbud af offshore energiparker. • At der som supplement til ovenstående indføres tidbegrænsede og produkti- onsbegrænsede tillægstariffer for bølgekraft, for herigennem at gennemføre en hurtig kommercialisering af bølgekraft, og skabe fokus på omkostninger, ydelse og driftsikkerhed, og at ForskVE-modellen, hvor støtten er betinget af, at pro- jektet leverer en aftalt el-produktion afhængig af bølgeforhold, videreføres på relevante demonstrationsprojekter. 3 • At der sikres offentlig medfinansiering til etablering af demonstrationsanlæg af de mest lovende konkurrerende bølgekraftkoncepter inden 2016. • At fokusere udviklingen igennem COE-beregninger (Cost Of Energy) og sand- synliggøre, at anlæggene på sigt kan fremstille elektricitet til en konkurrence- dygtig pris for offshore vedvarende energi. • At gennemføre en miljømæssig og samfundsmæssig vurdering af konkrete off- shore lokaliseringsmuligheder for bølgekraftværker i Danmark, hvor der samlet kan produceres mindst 1500 COE (Cost Of Energy) om året. At Danmark fortsat skal være stærkt repræsenteret i internationalt samarbej- de. Nærværende strategi indeholder en detaljeret udviklingsplan og oversigt over de nød- vendige investeringer for at opnå den forventede teknologiudvikling. Målsætningen om at producere 1500 GWh/år til en reduceret pris på 0,10 kr/kWh i forhold til ren off- shore vindkraft vil kræve en offentlig investering på ca. 1,5 milliard over de næste 20 år. Denne investering vil, alene ved den reducerede el-produktionspris, være tilbage- betalt på 10 år. Tabel 1 Bølgekrafts gennemsnitlige FUD-investeringer af offentlige støttemidler per år, herunder tillægstariffer. Den forventede nødvendige afregningspris for offshore hav- vindmøller er her fastsat til 1 kr./kWh. År Aktivitet Samlet Tarif Mertarif* 2012 - FUD Tilskud til prioriterede FUD-projekter, samt generel forskning- og udviklingsstøtte 2012 - 2020 "ForskVE"-model Ydelsesbetingen støtte (ForskVE-modellen), baseret på maskinens ydelse i forhold til bølgerne, ikke kWh 2013 - 2020 Design og etableringsstøtte Tilskud til design og fremstilling af demonstrationsanlæg. Støtten sammenkædes med tillægstariffen til demonstrationsanlæg 2015 - 2025 Demo-anlæg 2-5 MW Ekstra feed-in tarif til 7000 MWh/år til de første demonstrationsanlæg, sikret i en periode på 10 år. 4,50 3,50 2020 - 2030 Demo-parker 10-20 MW Ekstra feed-in tarif til de første små parker med en årlig elproduktion på ca 30.000 MWh 3,00 2,00 2025 - 2035 Større bølgekraftparker 30-60 MW Første større parker, produktion 100.000 MWh/år 1,50 0,50 Efter 2030 Udbudte energiparker 500-1000 MW Udbud af større energiparker, hvor bølgekraft kommer til at bidrage med 1500 GWh årligt 0,90 -0,10 55 0,1 1500 *i forhold til dagens havmøller. For de større energiparker forventes prisen på energien at kommer 10 øre under rene offshore vindmølleparker. Med den fremtidige satsning på offshore energi forventes derfor en samfundsmæssig besparelse. - 150 mio. kr. pr år 36 130 1500 10 mio. kr. pr år 25 mio. kr. pr år 60 mio. kr. pr år 50 mio. kr. pr år -150 2035 og efter Feed-in Tarif kr/kWh Gennemsnitlige årlige investeringer mio. kr. pr år GWh produceret per år 20 mio. kr. pr år 2015 2020 2025 2030 80 105 130 -80 6 25 mio. kr. pr år 4 3 Hvorfor bølgekraft? I energiforliget 2012 er der til bølgeenergi specifikt afsat 25 mio. kr. til udvikling af bølgeenergiområdet som en del af regeringens plan mod en omstilling til et energisy- stem baseret 100 % på vedvarende energi. Mange lande, herunder Danmark, forventes at satse kraftigt på offshore energiparker for at få plads til den nødvendige energiforsyningskapacitet. Offshore vindkraft alene er dyrt, når man af hensyn til natur og miljø må placere parkerne langt til havs, uden at der af den grund produceres mere energi. Bølgekraft derimod har et større energi- potentiale længere fra land og på dybere vand, og er derved den eneste teknologi, der drager fordele af at blive placeret på dybt vand i store bølger, langt fra land. Bølgekraft kan derfor være medvirkende til at nedbringe omkostningerne for energi- parker til havs og dermed også energiprisen som et samfund, baseret på 100 % ved- varende energi, må betale. Der er gode forudsætninger for at nå dette mål, bl.a.: 1. Vindkraft og bølgekraft kan deles om omkostningstunge offshore installationer, f.eks. platforme, fundamenter, transformere, elkabler, forbindelse og servicefacili- teter, og desuden vil en kombination øge udnyttelsesgraden af det tilgængelige hav areal. Desuden vil placering af bølgeenergianlæg foran offshore vindmølleparker re- ducere bølgerne, hvilket kan lette servicering af vindmøllerne. 2. Bølgekraft vokser op og klinger af langsommere end vindkraft og energiproduktio- nen fra bølger er mere stabil. Kombination vil derfor give en mere udjævnet energi- forsyning end for vind alene. Bølgekraftproduktion kan, afhængig af lokalitet, for- udsiges 6-9 timer forud med en langt større nøjagtighed, end det er tilfældet for vind, og er derfor billigere at integrere i det samlede el-system. 3. Der er begrænsede lavt-vands områder til rådighed for store vindmølleparker, og placeringen på dybt vand betyder højere omkostninger uden en tilsvarende højere energiproduktion. For bølgekraft betyder dybt vand højere bølger og et større ener- gipotentiale, som giver en væsentlig forøgelse af energiproduktionen. Fremtidens energiparker kan igennem udvikling af bølgekraftteknologien placeres på dybt vand, hvor energiindholdet er meget højt, og hvor rene vindmølleparker næppe vil være økonomisk realiserbare. Desuden vil den visuelle påvirkning af horisonten fra bølgekraftanlæg på dybt vand, selv kombineret med høje havvindmøller, være for- svindende. Endelig er den danske bølgekraftbranche internationalt med helt fremme. Erfaringerne fra offshore vind og offshore industri generelt genbruges i vid udstrækning, og et væ- sentligt mål for branchen er at skabe danske arbejdspladser samt eksportere teknologi og knowhow. Dette er allerede realiseret i det små. Det internationale udskillelsesløb mellem forskellige bølgekraftteknologier er ved at blive løbet i gang, og vil tage til i de kommende år. Danmark står teknologisk meget stærkt, men for at fastholde teknolo- giudviklingen i Danmark er det afgørende, at der f.eks. sikres de nødvendige ramme- betingelser for at etablere de første demonstrationsanlæg i danske farvande. Bølgekraftbranchen vil med denne strategi styrke og udbygge samarbejdet om udvik- ling af teknologien, og i fællesskab arbejde politisk for at forbedre rammevilkårene for bølgekraft. 5 4 Strategi og anbefalinger 4.1 Vision og målsætning Danmark har i dag nogle af de bedst dokumenterede bølgekraftkoncepter i verden. Dette er opnået med relativt beskedne udviklingsmidler, idet udviklingen i Danmark typisk er foregået ved gradvist at opskalere og dokumentere anlæg, hvilket har mini- meret de økonomiske og sikkerhedsmæssige risici. Samarbejde mellem forskningsin- stitutioner og udviklere om konkrete projekter har fastholdt et højt fagligt niveau. Bølgekraft er dog fortsat en relativt umoden teknologi, der endnu mangler at demon- strere evnen til omkostningseffektivt og pålideligt at bidrage til fremtidens energifor- syning. Derfor har Partnerskabet for Bølgekraft formuleret følgende overordnede visi- on: Vision Visionen for dansk udvikling af bølgekraftteknologi er, at danske industri- og erhvervs- virksomheder opnår kompetencer til afsætning af konkurrencedygtige bølgekrafttekno- logier både på det danske og det internationale marked. Udnyttelse af bølgekraften er forudsætningen for, at der i fremtiden kan bygges offshore energiparker på større hav- dybder. Udvikling af bølgekraftteknologi skal senest fra 2030 sikre mulighed for en om- kostningseffektiv, bæredygtig elforsyning fra offshore energiparker i Danmark. Virkeliggørelse af visionen vil kræve fortsatte udviklingsaktiviteter, som involverer partnerskaber, de tekniske universiteter, GTS-systemet, udviklingsselskaber, industri- virksomheder m.fl., og som understøttes af offentlige midler og venture kapital. Strategien er at minimere omkostningerne igennem et øget samarbejde om udvikling af fælles ”standard”-komponenter, der ikke betragtes som de enkelte bølgekraftudvik- leres kerneteknologi. Midlet er, at der indgås alliancer og samarbejder mellem de en- kelte bølgekraftprojekter, samt med specialiserede virksomheder og organisationer uden for branchen. Ud over de teknologiske udfordringer stiller udviklingsprocessen store krav til måle- programmer, gennemførelse af afprøvninger og evaluering af resultater. Benchmar- king ved hjælp af nøgletal er et vigtigt redskab i udviklingsprocessen. Der kunne der- for være et behov for et organ, et institut eller lignende, der kunne give en objektiv og uafhængig vurdering af de enkelte projekters teknologimuligheder, markedsmulighe- der m.v. Som et andet vigtigt led i strategien indgår, at der ved udvikling af bølgekraftanlæg sikres risikovillig kapital og medfinansiering af teknologiudviklingen. Fuldskala demon- stration er meget omkostningskrævende og kan ikke alene bæres af de nuværende offentlige tilskudsordninger til forskning, udvikling og demonstration inden for ny energiteknologi. En forudsætning for at kunne øge interessen for private investeringer i bølgeenergi i Danmark er, at der indføres en midlertidig feed-in tarifstruktur for bøl- gekraft. 6 4.2 Prioriterede udviklings- og samarbejdsområder Partnerskabet for Bølgekraft har via workshops og interviews med de danske bølge- kraftudviklere identificeret en række områder af fælles interesse. Udviklingsarbejde vedrørende de prioriterede områder kan iværksættes i samarbejde mellem flere udvik- lere og i samarbejde med anden relevant faglig ekspertise på områderne. Det tilstræbes, at de udviklede metoder og teknologier demonstreres, og at teknologi- en i videst muligt omfang stilles til rådighed for Partnerskabet, som minimum hvor teknologien er udviklet med støtte fra offentlige støtteprogrammer. De udviklingsområder, som Partnerskabet har prioriteret som områder, der med størst fordel kan udvikles i fællesskab, er følgende: Emne og tidshorisont: Beskrivelse Forankringssystemer 2012-2015 Et fælles udviklingsprojekt med henblik på at udvikle nye foran- kringsmetoder for flydende anlæg med øget sikkerhed og levetid og som kan udføres til reducerede udgifter. PTO-systemer 2014-2017 Det handler om hele kæden fra overføring af energi fra bølgeab- sorbere (gear, hydraulik, etc.) til generator. Et samarbejde om- kring at udvikle og afprøve den PTO- og effektteknologi, der er mest hensigtsmæssig mht. de enkelte generatorer i en bølgeener- gimaskine fra en maskine (AC/DC til AC-konverter på bølgemaski- neniveau) til en ”farm” af bølgemaskiner inkl. en transformerstati- on. Herunder vurdering af virkningsgrad, pris, vedligehold mm. El-transmission fra fly- dende anlæg til havbund 2013 - 2016 Udviklingen og afprøvningen af en fleksibel el-kabelforbindelse, som kan benyttes til at tilslutte en flydende bølgemaskine, der kan svaje omkring sit ankerpunkt til et fast punkt på havbunden. Det er en udfordring tæt knyttet til forankringsmetoden mht. an- læggets størrelse, vanddybden, bundforhold og havområdet. Materialer og komponen- ter (løbende) Der er interesse for fælles udviklingsprojekter omkring afprøvning af nye materialer og komponenter på prototyper, således at erfa- ringer omkring holdbarhed, begroning, korrosion mm. fra afprøv- ning af et anlæg kunne komme andre til gode. Placeringsmuligheder 2012-15 Udarbejdelsen af en skitseplan for mulig fremtidig placering af bølgekraftanlæg i Danmark. Faciliteter til demoanlæg (løbende) DanWEC som GreenLab indgår i målsætningen for at reducere udgifterne til etablering af fuldskalaforsøg 4.3 Udviklingsmålsætning, afregningsvilkår og investering Den danske bølgekraftbranche er nået til et punkt, hvor driftserfaring er afgørende for, at udviklingen for alvor tager fart. Stadig flere og større maskiner i drift, kombineret med en målrettet forsknings- og udviklingsindsats, vil skabe den nødvendige synergi imellem praksis og teori. For at kunne øge interessen for private investeringer i bølge- energi i Danmark, som er på et prækommercielt niveau, er det nødvendigt, at der midlertidigt indføres mere gunstige afregningsforhold for bølgekraft i Danmark. På sigt forventer Partnerskabet for Bølgekraft, at bølgekraft afregnes efter tilsvarende vilkår som andre offshore vedvarende energiteknologier, og som minimum ligestilles med offshore vindkraft. De første fuldskalaanlæg vil være afhængige af at modtage offentlig støtte, idet der er tale om meget store investeringer. Det er i både branchens og samfundets interesse, 7 at denne støtte ydes til anlæg, der er i stand til at levere el til nettet, og derfor anbe- fales det, at en væsentlig del af støtten ydes igennem en tillægspris til et fastsat antal MWh eller i en given periode. Ydes en væsentlig del af den offentlige støtte igennem den faktiske elproduktion vil det medføre: Øget fokus på maskinernes omkostningseffektivitet Klare rammer for bølgekraftfirmaernes udviklings- og forretningsplaner Minimale risici for støttemidlerne En naturlig overbygning til ForskVE-midlernes ydelsesbetingede støtte, som anbefales videreført Tillægsprisen skal aftage efterhånden som teknologien modnes, og der vil her være tale om relativt begrænsede samfundsøkonomiske investeringer, som fra ca. 2030 forventes tilbagebetalt i form af reducerede afregningspriser til offshore energiparker. Der foreslås følgende tarifstruktur: 1. Testsitet DanWEC ved Hanstholm udvikles og udbygges med kabeltilslutningsplat- form og kabel til land, så der frem til ca. 2020 kan afprøves 3 til 6 forskellige anlæg tilsluttet nettet. Disse praktiske forsøg med forskellige principper udføres med hen- blik på at verificere og sammenligne teknologier, holdbarhed og produktion. Disse anlæg kan støttes efter ForskVE-modellen, hvor fokus er ydelsen i forhold til bøl- gerne mere end producerede MWh. 2. Fra ca. 2015 vil det være realistisk, at der kan installeres 2-5 MW demonstrations- anlæg, der forventes at producere omkring 7000 MWh om året. Disse anlæg sikres en speciel høj afregningspris på 4,5 kr/kWh, (eller ca. 3,5 kr/kWh højere end An- holt havmøllepark), svarende til ca. 25 millioner om året. Ved tilfredsstillende funk- tion og produktion vil den høje afregningspris betale den privat investerede kapital tilbage i en aftalt årrække, og den vil være tilstrækkelig til at sætte de første anlæg i søen. Anlæg ved DanWEC vil formentlig producere frem til 2030-35, hvorefter der teknologisk vil være sikkerhed for ydelse, pålidelighed og økonomi. 3. Fra omkring 2020 kan de første små 0-serie demo-parker idriftsættes. Demo- parkerne kan evt. sættes i udbud i forbindelse med vindparker, og udgangspunktet for samlede udbud kan svare til en produktion på omkring 30.000 MWh årligt, sva- rende til ca. 10-20 MW. Afregningsprisen forventes ca. 2 kr. højere end tilsvarende havvindmøller. 4. Første større bølgekraftpark, eller energipark inkluderende bølgekraft, forventes klar til udbud fra ca. 2025. Afregning for bølgekraftdelen forventes at være reduce- ret til 50 øre/kWh over afregningsprisen for havvindmøller. Det forventes, at der skal udbydes kapacitet til en årlig elproduktion på 100.000 MWh til denne afreg- ningspris for at bringe bølgekraftbranchen frem til et udviklingsstadie, hvor det kan indgå fuld kommercielt ved udbud af offshore energiparker. I 2030-35 vil der via ovennævnte tarifstruktur være investeret omkring 1,5 milliard kr. i bølgekraft, dog med en trinvis udvikling, der sikrer en sammenhæng til den forven- tede teknologiudvikling. Denne teknologikøreplan dækker således udviklingen af bøl- gekraft frem til 2030, hvor målet er, at bølgekraft er tilstrækkeligt gennemprøvet og moden til at indgå i offshore energiparker med reduceret afregningspris til følge, og som del heraf leverer mindst 1500 GWh om året. 8 Figur 1 Udviklingsplan for Bølgekraft. Målet er, at den gennemsnitlige pris pr. kWh leveret fra en bølgekraftpark eller bøl- ge/vindkraftpark vil være mindst 10 øre billigere end den rene vindmøllepark, og for at nå dette mål kræves en målrettet investering i bølgekraft. Som led i planlægningen af hvorledes udbygningen af bølgekraft kan foregå i Dan- mark, skal det først afklares, hvor bølgekraftanlæg kan placeres i dansk søterritorium, evt. i forbindelse med vindkraftanlæg, herunder en prioritering af hvilke anlægsaktivi- teter initiativer, der skal igangsættes samt ligeledes hvor og hvornår dette skal ske. Som eksempel anføres planen på følgende side. 9 År Aktivitet Samlet Tarif Mertarif* 2012 - FUD Tilskud til prioriterede FUD-projekter, samt generel forskning- og udviklingsstøtte 2012 - 2020 "ForskVE"-model Ydelsesbetingen støtte (ForskVE-modellen), baseret på maskinens ydelse i forhold til bølgerne, ikke kWh 2013 - 2020 Design og etableringsstøtte Tilskud til design og fremstilling af demonstrationsanlæg. Støtten sammenkædes med tillægstariffen til demonstrationsanlæg 2015 - 2025 Demo-anlæg 2-5 MW Ekstra feed-in tarif til 7000 MWh/år til de første demonstrationsanlæg, sikret i en periode på 10 år. 4,50 3,50 2020 - 2030 Demo-parker 10-20 MW Ekstra feed-in tarif til de første små parker med en årlig elproduktion på ca 30.000 MWh 3,00 2,00 2025 - 2035 Større bølgekraftparker 30-60 MW Første større parker, produktion 100.000 MWh/år 1,50 0,50 Efter 2030 Udbudte energiparker 500-1000 MW Udbud af større energiparker, hvor bølgekraft kommer til at bidrage med 1500 GWh årligt 0,90 -0,10 55 0,1 1500 *i forhold til dagens havmøller. For de større energiparker forventes prisen på energien at kommer 10 øre under rene offshore vindmølleparker. Med den fremtidige satsning på offshore energi forventes derfor en samfundsmæssig besparelse. - 150 mio. kr. pr år 36 130 1500 10 mio. kr. pr år 25 mio. kr. pr år 60 mio. kr. pr år 50 mio. kr. pr år -150 2035 og efter Feed-in Tarif kr/kWh Gennemsnitlige årlige investeringer mio. kr. pr år GWh produceret per år 20 mio. kr. pr år 2015 2020 2025 2030 80 105 130 -80 6 25 mio. kr. pr år Tabel 1 Bølgekrafts gennemsnitlige FUD-investeringer af offentlige støttemidler per år, herunder tillægstariffer. Den forventede nødvendige afregningspris for offshore havvindmøller er her fastsat til 1 kr./kWh. 10 4.4 Uvildig screening og evaluering Proof of concept, tillid til tekniske løsninger, validitet i afprøvning er væsentlige nøgle- ord både i forhold til politiske beslutningstagere, relevante industrielle partnere og nationale og internationale finansielle investorer. Der er behov for en objektiv og uafhængig procedure til vurdering af de enkelte pro- jekters teknologimuligheder, markedsmuligheder m.v. En screening af de enkelte kon- cepter i forhold til en række kendte og fælles anerkendte parametre; en screening der kunne give en skalamæssig vurdering af de enkelte dele, og en samlet vurdering af totalkonceptet. Hermed kunne der også stilles skarpt på, om et koncept totalt set sco- rer lavt, men på enkelte parametre har banebrydende elementer, der kunne indgå udviklings- og forretningsmæssigt i andre koncepter. Energinet.dk har udviklet et regneark, som kan benyttes til at beregne energiprisen for individuelle bølgekraftanlæg. Dette værktøj vil fremover blive benyttet til at vurde- re udviklingen i de dansk støttede udviklingsprojekter. COE-regnearket [W1] kan fin- des på Energinet.dk's hjemmeside. Med denne regnearksmodel for vurdering af COE er første skridt på vejen taget. Et fælles projekt kunne være at udvikle et screenings- og evalueringsværktøj som grundlag for en bredt anerkendt (gerne international) akkreditering af bølgekraftkon- cepter. 4.5 Offshore testfaciliteter til bølgekraft Det danske testsite ved Nissum Bredning blev etableret under det danske Bølgekraft- program 1998-2001 og kendt i EU, da der i 2000 blev afholdt den 4. EWTEC konferen- ce i Aalborg med ekskursion til sitet. Dernæst har langtidsafprøvningen af såvel Wave Dragon som Wavestars storskalamodeller ved sitet medvirket til at give testsitet inter- national anerkendelse. Figur 2 Testsitet ved Nissum Bredning i 2007. Umiddelbart efter etableringen af testsitet i det meget beskyttede havområde ved Nis- sum Bredning, annoncerede Storbritannien, at de ville etablere et testsite EMEC (Eu- ropean Marine Energy Centre), i det udsatte havområde ved Orkney øerne. EMEC er i dag center for afprøvning af både bølgekraft og tidevandskraft, og senest er bølge- kraftanlæggene Pelamis og Oyster blevet testet der. Irland har etableret et relativ be- skyttet site i Galway Bay, hvor bl.a. skalamodeller af Wave Bob og OE Buoy er blevet afprøvet. Portugal har gjort meget for at tiltrække udenlandske bølgekraftudviklere, og arbejder bl.a. på at etablere en Pilot Zone for afprøvning af større parker med bøl- gekraft. I Spanien er Bimep udlagt som forsøgsområde, i Frankrig SEM-REV og endelig Wave Hub i Sydengland, hvor der er lagt el-kabler ud, som bølgekraftanlæg kan til- sluttes. Et overblik over testsites i Europa er vist i Figur 3. 11 Figur 3 Testsites for bølgekraft og tidevandsenergi i Europa [8]. Danish Wave Power, Waveplane, Wavestar og Dexawave har gennem tiden haft af- prøvningsaktiviteter i Hanstholm og i 2010 blev den erhvervsdrivende fond DanWEC stiftet, hvorved DanWEC er etableret som et nationalt testsite for bølgeenergi ved Hanstholm. DanWEC har søgt, og modtaget betinget tilsagn om midler via Green Labs DK og vil som GreenLab kunne tilbyde at dække de grundlæggende fælles behov, som udvikler- ne har mht. til viden og data vedrørende bølge-, strøm-, vandstandsforhold, søaf- mærkning, forankringsmuligheder, kabelstilslutning, transformerstation, adgang til datafaciliteter, kontor, fremvisnings- og demonstrationsfaciliteter. Dette kombineret med de fra naturen givne bølgeforhold, der passer til prækommercielle bølgeanlæg, en positiv støtte fra regionen, den enkle danske "one-stop-shop"-procedure for godken- delse til udlægning og el-produktion (som er unikt for Danmark), forventes også at skabe international interesse for testcenteret. 12 Figur 4 Kollage af Partnerskabets danske bølgekraftprojekter. Se nærmere beskrivelse i Appendiks I. 13 4.6 Anbefalinger til offentlige støtteordninger En betydelig del af de samlede forsknings-, udviklings- og demonstrationsmidler (FUD) til bølgekraft kommer fra offentlige støttepuljer, herunder bl.a. EUDP (Energistyrel- sen), ForskEL og ForskVE (Energinet.dk). Det anbefales, at bevillingerne gives til pro- jekter, der støtter op om strategiens principper med hensyn til teknologisk indhold, finansiering og samarbejde mv. Dette vil bl.a. omfatte: 1. Projekter der understøtter og viderefører forskning, udvikling og demonstration inden for allerede etablerede anlægstyper, der har nået et vist stadie, herunder benytter Energinet.dk’s COE-beregning til at fokusere udviklingen. 2. Udviklingsarbejde vedrørende de prioriterede områder iværksættes i samarbejde mellem flere udviklere og i samarbejde med anden relevant faglig ekspertise på områderne: • Forankring • PTO (Power Take-off) • Søkabler (fra havbund til det flydende roterende anlæg) • Materialer og komponenter De udviklede metoder og teknologier demonstreres og teknologien stilles til rådig- hed for Partnerskabet. 3. Understøtning af forskning og udvikling vedrørende nye anlægstyper, hvis der kan redegøres for: At de har et teknisk, drifts- og anlægsøkonomisk potentiale, især set i forhold til andre dokumenterede typer af bølgekraftanlæg. Hvordan de adskiller sig både teknisk og økonomisk fra tidligere undersøgte anlægstyper i Danmark eller udlandet. At udviklingsarbejde på prioriterede områder indarbejdes i samarbejde med Partnerskabet. At de i videst muligt omfang tager udgangspunkt i kendt teknologi. 4. Understøtning af undersøgelser som sigter på at vurdere konkrete offshore lokali- seringsmuligheder for bølgekraftværker i Danmark, herunder omkostningerne til el-transmission, vurdering af beskæftigelsesmæssige og miljømæssige konsekven- ser Det er nødvendigt for både tilskudsgiverne og branchen som helhed løbende at følge udviklingen på bølgekraftområdet, både nationalt og internationalt, og at dette arbej- de understøttes af forskningsprogrammerne. Det anbefales, at Energinet.dk og/eller Energistyrelsen bidrager til årligt at samle de aktive involverede aktører og interessen- ter til f.eks. en workshop, for at sikre: • Informations- og resultatudveksling mellem de aktive danske bølgekraftmiljøer og –projekter. Koordinering og samarbejde mellem de forskellige danske par- ter, hvor det er muligt og relevant. • Opdateret fælles viden om den internationale situation på området, gennem dansk deltagelse i internationale aktiviteter som IEA-OES samarbejdet, EERA samarbejdet og deltagelse i standardiseringsarbejdet under DS/IEC TC 114. • Tilskudsgivernes og investorernes overblik over områdets udvikling, identifika- tion af nye FUD - indsatsområder og behov for ændringer i strategien. 14 Endelig anbefales en markant styrkelse af forskning og uddannelse inden for bølge- kraft på universitetsniveau, evt. ved oprettelsen af et institut for bølgekraft. GTS- systemet kan i den forbindelse også spille en vigtig rolle for udviklingen af dansk bøl- gekraftteknologi, både mht. brug af infrastruktur til fysiske afprøvninger og teknolo- gisk service tilpasset behovet blandt teknologiudviklerne, herunder videre udvikling af numeriske modelværktøjer. Disse anbefalinger skal således erstatte dem, som er anført i den tidligere strategi for udvikling [9] mht. målsætningen og indsatsområder for bølgekraft. 4.7 Bølgekraft i Energistyrelsens Teknologikatalog I lighed med andre energiteknologier indgår bølgekraft i Energistyrelsens Teknologika- talog [W2], hvor blandt andet målsætninger for installeret effekt, samt opdaterede bud på energiproduktionsdata og økonomi anføres som vist i Tabel 2. Bygningen af bølgekraftparkerne vil typisk kunne etableres i forbindelse med et hav- neanlæg, og hvor anlæggene kan lagres og sejles ud på plads under gunstige vejrfor- hold. Typiske udgiftsposter i forbindelse med bygning og drift af bølgekraftanlæg er som vist nedenstående: • Hovedstruktur • Power Take-off • Kabeludgifter for nettilslutning • Udlægning og installation • Drift og vedligehold Tabel 2 Nøgletal for bølgekraft til Teknologikatalog [W2]. Bølgekraft 2015 2020 2030 2050 Note Ref Energi tekniske data Installeret effekt for et kraftværk (MW) 10–100 50-500 Længde af et bølgekraftværk km 1-20 5-100 Årlig produceret elektricitet (MWh/MW) 1500 2500 3500 4500 Til rådighed 90 95 97 98 Teknisk levetid 10 20 25 30 Byggeperiode (år) 2-4 2-8 Økonomiske data Anlægs investering (MDDK/MW) Drift og vedligehold (DDK/MW) De nederste rækker i tabellen ovenfor er endnu ikke udfyldt, men strategiens målsæt- ninger kunne typisk indarbejdes her i kommende udgaver og COE beregnes med Energinet.dk’s regneark [W1]. 15 5 Energi, miljø og erhverv 5.1 Energipotentiale Bølgeforholdenes variation i den danske del af Nordsøen er beskrevet i rapporten [1], og potentialet er beregnet til 30 TWh per år, opgjort som den mængde bølgekraft, der årligt passerer dansk søterritorium i Nordsøen. Som et regneeksempel anføres i rap- porten, at bølgekraftværker placeret over en 150 km strækning i en afstand på 100 km fra Jyllands vestkyst (hvor potentialet er 15 kW/m) kan levere en el-produktion på ca. 5 TWh/år (5000 GWh/år). Dette svarer til ca. 15 % af det danske elforbrug. Dan- marks vindkraftproduktion var til sammenligning ca. 7,8 TWh [2] i 2010. Udviklingen af bølgekraft i Danmark skal derfor også ses med eksport potentiale for øje, idet bølgeenergipotentialet langs Europas atlantiske kyststrækninger typisk er to til tre gange større end i Danmark [3], med kortere afstand mellem kyst og gunstige bølge- og dybdeforhold, hvilket på sigt kan give anledning til en betydelig eksport af teknologi og knowhow. Bølgeenergipotentialet kan svinge fra år til år og er typisk er 5 gange større i vinter- månederne end om sommeren. Denne variation følger vindenergien og passer godt til det danske energiforbrugsmønster. Der er endnu ikke en bølgekraftteknologi, som prismæssigt kan konkurrere med f.eks. vindkraft, men der er en række prototyper, som afprøves i havet og stadig nye ideer, som undersøges i forsøgsbassiner under mere kontrollerbare omstændigheder, de- signstudier og optimeringsprocedurer med henblik på at forbedre performance og dermed økonomi. Bølgeenergianlæggenes energiproduktion er afhængig af bølgefor- holdene på de lokaliteter, hvor anlæggene etableres. Prototyperne, som afprøves i dag, er i størrelsen 100-1000 kW, og generatorer drives eksempelvis via et pneumatisk, mekanisk eller hydraulisk Power Take-off system (PTO), der opsamler energien fra en given bølgestrækning. Kommercielle offshore bøl- gekraftværker vil på sigt omfatte et stort antal enheder på samme måde som vind- farme, måske endda større. En øvre grænse for bølgekrafts bidrag i Danmark anslås at være i størrelsesorden 11 TWh/år (40 PJ/år) [3]. 5.2 Indpasning i energisystemet Muligheden for at styre og regulere bølgeenergianlæggets energiproduktion ligger primært i dens PTO-system. Generelt udvikles systemet med henblik på at absorbere mest mulig af bølgernes energi på et givent tidspunkt, men indebærer også mulighe- den for at koble systemet fra el-nettet, hvis det er påkrævet f.eks. af sikkerhedsgrun- de. Bølgekraft er mere stabil og forudsigelig end vindkraft, og dette kan øge værdien af kombinationen bølge- og vindkraft. 5.3 Miljøforhold Bølgekraft forventes at give en positiv miljømæssig effekt. Planlagt i samarbejde med skibsfart, olie/gas- og fiskerierhverv forventes bølgekraftanlæg at have en positiv ef- fekt på havmiljøet. Specielt vil de undersøiske strukturer og beskyttede områder, som bølgeenergiparkerne vil omfatte, kunne give fisk og anden flora og fauna nye beskyt- tede yngleområder (se evt. [W3]). Fordele: Bølgekraft produceres uden fossilt brændstof. Bølgekraftanlæg er lave strukturer, som placeret til havs ikke generer visuelt. Bølgekraft er mere forudsigelig og stabil i forhold til vind. Bølgekraft producerer mere energi placeret på dybere vand længere fra land. Bølgekraftanlæg kan have en kystbeskyttende virkning. 16 Udfordringer: Udvikling og afprøvning af prototyper til havs er dyrt, og det kræver derfor et målrettet udviklingsprogram for at udvikle anlæggene, så de kan producere strøm til en konkurrencedygtig pris. I Danmark er de mest energirige bølger langt fra land, hvilket betyder, at ka- belforbindelsen til land udgør en stor del af anlægsøkonomien. Bølgekraftanlæg vil optage områder til havs, hvilket kræver en rettidig plan- lægning og prioritering af arealer for indpasning af bølgekraftanlæg. 5.4 Eksportpotentiale og beskæftigelse Interessen for udviklingen af og investeringen i vedvarende energi finder sin begrun- delse i hensynet til forsyningssikkerhed og klima, men også erhvervs- og beskæftigel- sesmæssige muligheder. Inspirationen til sidstnævnte kan blandt andet hentes i resultaterne af Tysklands enorme satsning på investering i solenergi. I 2009 skønnede det tyske Miljøministeri- um således, at der var skabt 50.000 arbejdspladser inden for solenergi. Ingeniørforeningen har i 2006 i sin Energiplan 2030 [4] vurderet energiperspektivet for bølgekraft i Danmark til at være ca. 500 MW bølgekraft, som årligt kunne produce- re 1,75 TWh. En sådan satsning vil udover det energi- og miljømæssige bidrag også formodes at have positive samfundsøkonomisk konsekvenser i form af væsentlige ek- sportindtægter og en betragtelig øget beskæftigelse. Alliancen for Grøn Offshore Energi har i sin rapport ”Fra samling til handling” [W4] i 2010, bl.a. med udgangspunkt i Klimakommissionens anbefalinger, skærpet målsæt- ningen om, at der allerede inden 2020 skal kunne etableres 500 MW bølgekraft ved Vestkysten og i Nordsøen, samt at der på europæisk plan vil være akkumuleret instal- lation på 2,1 GW havenergi, hvilket skønnes at kunne skabe 15.000 arbejdspladser. Under forudsætning af, at Danmark fortsat ønsker at være ”first mover” på bølgekraft, og aktivt satse på over de næste 10 år at have en ledende rolle i Europa inden for fel- tet, skønnes det at kunne skabe 7.000 arbejdspladser i bølgekraftindustrien i 2020 stigende til godt 20.000 i 2050. Dette forudsætter fremdeles, at der udvises den fornødne politiske beslutningskraft, at der skabes det nødvendige plangrundlag, at der satses på en kontinuerlig og målrettet FUD, samt en styrkelse af relevante uddannelsesmæssige tiltag. Bølgekraft kombineret med andre energiteknologier, som offshore vindkraft og alge- dyrkning, kunne på sigt skabe en diversitet i beskæftigelsesmæssige muligheder, hvor fiskerierhvervet tidligere har domineret og givet nye økonomiske vækstmuligheder for udkantsområderne i Danmark. Dette er i tråd med EU’s sociologiske bestræbelser for at sikre samfundsudviklingen i disse områder. 17 5.5 Forretningsmuligheder og brancheforening Bølgekraftindustrien er endnu i sin spæde vorden. Der skal derfor parallelt med og inden for de overordnede politisk skabte rammer, opbygges en ny industriel udvikling. Dette kræver en kortlægning af de forretningsmæssige områder for bølgekraft, en nærmere definering af specifikke kundegrupper for branchen som helhed samt opstil- ling af en række konkrete forretningsmodeller, markedsmodning af løsninger og ud- vikling af gennemarbejdede forretningsmodeller. Det er markante udfordringer og bar- rierer, der skal forceres for, at en egentlig industrialisering og kommercialisering af bølgekraftanlæg kan realiseres. Dette er for så vidt ikke anderledes for bølgekraftbranchen i forhold til andre industri- elle brancher, og megen inspiration kan uden tvivl hentes fra udviklingen af vindmøl- lebranchen. Et inspirerende og åbent samarbejde mellem de to sektorer vil desuden kunne være frugtbart og befordrende for en udvikling af egentlige havenergiparker med kombinerede løsninger, hvori der indgår flere forskellige energikilder. Der udtrykkes ønsker fra bølgekraftbranchens side om dels at få etableret en egentlig brancheorganisation, samt hjælp til opstilling og udarbejdelse af forretningsmodeller. Udviklerne har tidligere været primært centreret omkring bølgekraftforeningen [W5], men derudover er der aktører som forsknings- og vidensinstitutioner, konsulenter, juridiske eksperter, samt forskelige organisationer som Nordisk Folkecenter for Vedva- rende Energi, DanWEC, LORC, Alliancen for Grøn Offshore Energi og Offshore Center Danmark. Det har også tidligere været forsøgt at danne en industriel organisation Wave Energy Industry Association (WEIA) [W6], men dette strandede primært på grund af mang- lende ressourcer. Der er en markant og udtalt interesse for, at der dannes en overordnet paraply- eller brancheforening, der samlet set og bredt kan varetage interessen for branchen som helhed, og dermed være et fælles talerør i forhold til relevante myndigheder, beslut- ningstagere og meningsdannere. Dette kunne eksempelvis ske med inspiration fra tilsvarende initiativer inden for vindmøllebranchen. Partnerskabet anses som den paraply og det fælles talerør (beskrevet i Appendix II), der kan medvirke til en implementering af strategien ved at stimulere og medvirke til etablering af projekter og samarbejder i henhold til de prioriterede udviklings- og sa- marbejdsområder i den fortsatte udvikling med henblik på at realisere en egentlig kommercialisering af bølgekraft i Danmark. 18 6 Forskning og udvikling 6.1 Trinvis udvikling af bølgekraftteknologier Udviklingen af bølgekraftteknologier har med tiden fundet en udviklingsmodel, der groft kan opdeles i fem trin, hvor teknologien gradvis bygges og afprøves i større ska- la samtidig med, at design, komponenter, power take-off og numeriske og økonomi- ske beregninger fastlægges med større nøjagtighed. Udviklingen er ikke alene teknisk betonet, men den er i lige så høj grad et spørgsmål om at skabe et team, en forret- ningsmodel og undervejs tilpasse og optimere teknologien. Det danske Bølgekraftprogram, der løb i perioden 1998 – 2001 [5] havde fokus på de første tre af de fem trin og kun Wave Dragon nåede under programmet til trin 3. De fem trin er beskrevet i nedenstående med eksempler på danske bølgeprojekter: Trin 1: Omfatter en indledende afprøvning af nye idéer og koncepter, bygning af model og til efterfølgende simpel afprøvning i en bølgetank i samspil med et universi- tet. Aalborg Universitet (AAU) har på denne måde udført en lang række forsøg med forskellige koncepter, som har dannet basis for udvikling af nye ideer og inspireret til Ph.d.-projekter. Trin 2: Omfatter videregående udvikling og afprøvning af udvalgte koncepter, med henblik på at opnå kvantitative resultater for holdbarhed og energieffektivitet m.v. Undersøgelser er foretaget i bølgetanke og med numeriske modeller. Af de 15 projek- ter, som har været afprøvet i fase 2, og som er beskrevet i Bølgekraftudvalgets afslut- tende rapport [5], er fire videreført i dansk regi og Swan DK3 videreført som OE Buoy i Irland. Trin 3: Prototypeudvikling og forsøg har i dansk sammenhæng vist sig at omfatte langtidsafprøvning af pilotprojekter i et beskyttet havområde i mindre skala, samtidig med at forretningsmodeller og partnerskaber udvikles og etableres. Wave Dragon nå- ede frem til denne fase inden for Bølgekraftprogrammets rammer og blev bygget og søsat i 2004 og afprøvet i Nissum Bredning, hvor den promoverede bølgekraft frem til isvinteren 2010, som satte punktum for afprøvningen. Efter Bølgekraftprogrammet søsatte Waveplane en mindre Bølgehøvl i Ringkøbing fjord for private midler. I perio- den 2006 – 2010 blev Tusindbenet videreført som Wavestar og afprøvet i Nissum Bredning i skala 1:10, hvor den har produceret data og strøm. Poseidon, som det hed under Bølgekraftprogrammet, blev videreført som Floating Power Plant bygget og af- prøvet ved vindmølleparken ved Vindeby i perioden 2007 – 2011. Dexawave testede en lille model ved AAU i 2009, efterfulgt af en 1:10 skalamodel installeret i Limfjorden. I 2011 søsatte Dexawave en skala 1:5 prototype til overlevelsesforsøg ved Hanstholm. Trin 4 Demonstrationsforsøg i større skala. På dette trin verificeres anlægget på alle måder i en stor skala. Som dansk eksempel kan anføres Wavestars maskine ved Hanstholm, som blev bygget i 2008, tilsluttet til el-nettet og har produceret til el- nettet over en to-årig periode. Den specielle afregningsordning, som er udviklet af Energinet.dk under ForskVE, har vist sig meget brugbar på dette trin. Trin 5 Kommercialisering. I det omfang, at et projekt har dokumenteret sin energi- produktion samt økonomi, og udviklingsfirmaet har indgået aftale om eller solgt en eller flere prototyper i havet med f.eks. et energiselskab, så kan der tales om, at pro- jektet er nået til trin 5. Femtrinsmodellen, som blev afprøvet under Bølgekraftprogramme,t blev oprindeligt beskrevet i OWEC-1 [6] projektet og er blevet videreudviklet og detaljeret under IEA- OES Annex II [7] og Equimar [8]. Dokumentation og udvikling fra de forskellige trin er en vigtig forudsætning for at komme i betragtning af el-producenter og energiselska- ber, der normalt vil kræve, at et projekt er udviklet til og med trin 3. 19 Figur 5 Bølgekraftteknologiens fem udviklingstrin. Denne femtrin-model kan sammenholdes med de nuværende støtteordninger for energiteknologier, som netop er tilpasset energiteknologiernes udviklingskæde fra anvendt forskning mod det kommercielle marked. Således har Det Strategiske Forsk- ningsråd støttet ”Structural Design of Wave Energy Devices” (SDWED) [W7] forsk- ningsalliance, mens Energinet.dk med Forsk-EL og ForskVE har støttet bølgekraft på alle trin fra 1 – 4, og specielt på trin 3 og trin 4 støttet med den ydelsesbetingede støtte i ForskVE. EUDP har støttet større prototype forsøg på trin 4, som f.eks. Wa- vestars forsøg ved Hanstholm. Green Labs DK er mest forudset til at støtte etablering af infrastrukturer – som f.eks. DanWEC. Figur 6 Danske energiteknologiske støtteordninger [W8]. Trin 1 Anvendt forskning og model- afprøvning i forsøgsbassin Trin 2 Design optimering og feasibility studies samt suplerende modelforsøg i større skala Trin 3 Udvikling og afprøvning af komponenter materialer samt mindre prototype forsøg Trin 4 Tæt på fuldskala forsøg f.eks. ved DanWEC i Hanstholm opkoblet til nettet Trin 5 Kommercialisering af bølgeenergi i fuld skala 20 7 Tværgående bølgekraftaktiviteter 7.1 Danske Den strategiske forskningsalliance etableret af Forskningsgruppen for Bølgeenergi på Aalborg Universitet (AAU) i form af projektet SDWED [W7] forventes at blive et vigtigt omdrejningspunkt i bølgekraftbranchens bestræbelser på at gøre maskinerne mere effektive og driftssikre. Projektet, som strækker sig over fem år, fik i 2010 en betyde- lig bevilling fra Det Strategiske Forskningsråd på 19,5 mio. kr. Projektet sigter på at videreudvikle numeriske modeller til design, pålidelighed og energiberegninger vedr. bølgekraftanlæg. Projektet er et strategisk samarbejde mel- lem bl.a. AAU, DTU, DHI, DNV, RAMBOLL, mfl. og uddannelsen af Ph.D.’ere er en væ- sentlig del af projektet. Sideløbende med AAU’s forskning gennemføres andre udviklingsprojekter, hvor forske- re på AAU sammen med bølgekraftudviklerne tester potentialet i at benytte beton som konstruktionsmateriale for bølgekraftmaskiner, der kan være med til at gøre disse mere rentable og holdbare. AAU’s forskere fra Institut for Energiteknik er også enga- geret i et projekt, der skal forbedre styring af bølgekraftmaskinernes PTO-systemer. Disse fælles opgaver støttes af ForskEL. Offshore Center Danmark har i 2011 etableret projektet ”Bølgekraft netværk”. Målet med projektet er at sikre bølgekrafts fortsatte innovationsevne, vækst og kommercia- lisering for hurtigt at bringe energiformen op på niveau med offshore vindkraft og til- svarende kommercialisering. I efteråret 2010 bevilligede EUDP midler til at gennemføre nærværende projektet: ”Ny strategi for bølgekraft gennem industrielt partnerskab”, som baggrund for udarbejdel- sen af nærværende nye/reviderede strategi for bølgekraft, forankret i et nyetableret Partnerskab for Bølgekraft. Baggrunden for bevillingen af støtte er at øge samarbejdet inden for branchen og udvikle nye fælles projekter. De danske partnere, som har del- taget i partnerskabsprojektet, blev indledningsvist præsenteret. 7.2 Internationale Udviklingen internationalt kan følges på hjemmesiden for IEA-OES (W9a), hvor de årlige rapporter gennemgår aktiviteterne inden for bølgekraft, tidevandsenergi, OTEC samt osmotisk energi i de respektive medlemslande. Arbejdet under IEA-OES startede i 2001 på initiativ fra Danmark, Storbritannien og Portugal og har i det forløbne årti vokset til at omfatte 19 lande, som mødes to gange årligt. Det 23. ExCo-møde skal afholdes i Aalborg i oktober 2012. Samtidig med det voksende antal forskellige bølge- og tidevandsteknologiprojekter styrkes og øges indsatsen på at udvikle metoder til at gøre de meget forskelligartede projekter sammenlignelige, bl.a. gennem projektsamarbejde i EU-regi og internatio- nalt samarbejde om standardisering under IEC TC 114. 21 IEA-OES samarbejdsprojekter og medlemslande Ud over årlige opsummeringer af medlemslandenes projektaktiviteter iværksættes også fælles aktiviteter på områder af fælles interesse, som vist nedenstående i figur 7. Figur 7 Oversigt over medlemmer i OES og aktiviteter [W9a]. Samarbejdsprojekter kaldes "tasks" eller ”annexer” og nedenstående er en kort be- skrivelse af de ”tasks”, der har været gennemført eller er under udarbejdelse, med henvisning til rapporter fra de enkelte projekter på hjemmesiden for IEA-OES. Task 1 Annex I [W9a] omfatter den årlige rapport om aktiviteter i de enkelte lande, samt vedligehold af hjemmeside m.m. Task 2 omfatter retningslinjer for afprøvning og evaluering af energiteknologier. Den første del på modelforsøgsområdet, den anden del forhold vedr. prototypeafprøvning samt data for udvalgte havområder og testsites. Danmark har ledet arbejdet under Task 2 Annex II [W9b], og der er udarbejdet 9 rapporter. Task 3 omfatter information mht. el-transmission og tilpasning til el-nettet. Dette ar- bejde har været ledet af Powertech Labs Inc. i Canada, og der er udarbejdet 4 rappor- ter under task 3 Annex III [W9c]. Task 4 omfatter miljømæssige aspekter mht. havenergi, arbejdet har været ledet af USA, og der er udarbejdet en rapport under Annex IV [W9d]. Task 5 omfatter udveksling og vurdering af erfaringer på havenergiprojekter. Task 5 Annex V er netop startet med ledelse af USA og med dansk deltagelse. Som led i de årlige årsrapporter bidrager alle medlemslande med en oversigt over na- tionale aktiviteter herunder aktuelle tal for f.eks. installeret effekt inden for de forskel- lige havenergiteknologier på prototyper eller mere permanente anlæg, som angivet i Figur 8. 22 Figur 8 Installerede bølgekraft- og tidevandsenergi-projekter i udvalgte lande. Som det fremgår, er der kun installeret få MW på internationalt plan (OES [W9a]). Figur 9 Kollage over udenlandske bølgekraftprojekter, se nærmere beskrivelse i Ap- pendiks I. 23 EU-aktiviteter Co-ordinated Action on Ocean Energy (CA-OE) [W10] var et dansk ledet samarbejds- projekt med 44 partnere, som mødtes to gange om året i en periode på tre år. Projek- tet satte fokus på behovet for fælles retningslinjer, og initierede etableringen af den europæiske bølgekraftforening EU-OEA i 2006. Projektrapporterne findes på forenin- gens hjemmeside. Equimar [W11] fulgte i perioden 2008-2011 med lidt færre deltagere og væsentligt større budget. Equimar har udarbejdet en lang række rapporter på næsten alle områ- der, der vedrører bølgekraft og tidevand, som kan downloades fra projektets hjemme- side. WAVEPLAM [W12] blev koordineret af Spanien, som siden 2007 har udvist stor inte- resse for bølgekraft. MaRINET [W13] ”Marine Renewables Infrastructure Network” er rammen om et sam- arbejde om testfaciliteter for Emerging Energy Technologies, løbende fra april 2011- marts 2015. Projektet koordineres af Hydraulics & Maritime Research Centre, Universi- ty College Cork, Irland, og der er 28 partnere fra 12 lande (heriblandt AAU, Danmark). Hydralab IV [W14] er et samarbejde mellem forsøgslaboratorier herunder også test af havenergiteknologier. ORECCA [W15] (2009-2011) Målsætningen for ORECCA-projektet (Off-shore Re- newable Energy Conversion Platforms – Coordination Action) er at skabe et netværk og forum for vidensdeling samt udvikling af handlingsplaner for udviklingsaktiviteter i relation til vedvarende havenergiteknologier (dansk deltagelse). SOWFIA [W16] (2010-2012) “Streamlining of Ocean Wave Farms Impact Assessment” sigter på at koordinere og forenkle udviklingen af de værktøjer, der anvendes i forbin- delse med sociologiske impact assessment (IA) studier for offshore vedvarende ener- gi. Bølgekraftdemonstrationsprojekter vil indgå fra hvert EU-medlemsland. MARINA [W17] (2010 - 2014) MARINA Platform-projektet vil etablere et sæt sammen- lignelige gennemskuelige kriterier for evaluering af muliti-purpose platform for marine energi. Internationale konferencer på bølgeenergiområdet Hvert andet år afholdes konferencen EWTEC "European Wave and Tidel Energy Confe- rence", og den 10. konference afholdes i Aalborg i 2013. Med udspring i IEA-OES sam- arbejdet er konferenceserien ICOE (International Conference on Ocean Energy) etab- leret med et mere industrielt fokus. ICOE afholdes det år, hvor der ikke er EWTEC. Derudover afholdes årligt GMREC ”Global Marine Renewable Energy Conference” i USA, og den asiatiske variation af EWTEC som kaldes AWTEC (Asian Wave and Tidal Energy Conference). Derudover er der en række andre konferencer inden for Coastal, offshore og arctic Engineering, som også inkluderer bølgekraft, f.eks. ISOPE, OMAE, ICCE og Coast Lab. 24 7.3 Standardisering under IEC TC 114 IEC TC 114. ’Marine energy - Wave, tidal and other water current converters’ er et international samarbejde omkring udvikling af standarder. Fra dansk side deltager en række danske eksperter fra bl.a. FPP, Wavestar, AAU, Bølgekraftforeningen, Dong, Rambøll og Sterndorff Engineering via den nationale spejlkomite under Dansk Stan- dard S-614 [W18]. PT 62600-1: Terminology. DK ekspert: Peter Frigaard, AAU PT 62600-2: Design requirements for marine energy systems. DK ekspert: Peter Frigaard, AAU PT 62600-10: Assessment of mooring system for marine energy converters. DK ekspert: Martin Sterndorff, Sterndorff Engineering PT 62600-100: Power performance assessment of electricity producing wave energy converters. DK ekspert: Jens Peter Kofoed, AAU PT 62600-101: Wave energy resource assessment and characterization. DK ekspert: Martin Heyman Donovan, DONG PT 62600-200: Power performance assessment of electricity producing tidal energy converters. DK ekspert: Thomas Holm Krogh, DONG PT 62600-201: Tidal energy resource assessment and characterization. DK ekspert: Martin Heyman Donovan, DONG PT 62600-102: Wave Energy Converter Power Performance Assessment at a Second Location Using Measured Assessment Data. DK ekspert: Kim Nielsen, Rambøll Danmark (conveyer), Jens Peter Kofoed, AAU 7.4 Certificering under DNV DNV har en risikobaseret certificeringsproces for tidevandsenergi og bølgekraft. Denne proces er defineret i OSS-312 certificering af tidevandsenergi og bølgeenergi. OSS- 312 beskriver en liste over dokumenter og definerer omfanget af anvendelsesområdet for certificering. Certificering er ikke kun relateret til sikkerhed og miljø, men også til funktionelle krav, som er af afgørende betydning for holdbarhed og succes i det mari- ne miljø. Certificeringsprocessen er en gradvis proces, der udvikler sig i takt med, at teknologi- en udvikler sig. Dette afspejles i forskellige certificeringsbehov, fra de indledende trin hvor certificeringsprocessens funktion er teknologivurdering, til identifikation af fejl- funktioner og risikoanalyse. 25 8 Konklusion Partnerskabet for Bølgekraft i Danmark har en unik mulighed for udvikling af en bære- dygtig bølgekraftindustri, som beskrevet i denne strategirapport. Danske virksomhe- der har mulighed for at udvikle projekter i samarbejde med internationalt anerkendte forskere på AAU, hvor der også bliver uddannet internationale Ph.d. studerende. Her kan de studerende afprøve deres færdigheder i praksis i samarbejde med bølgetekno- logiudviklere. Der er testfaciliteter i åbent hav, som giver mulighed for at afprøve små og store projekter i rimelige bølgeforhold før de bliver flyttet til mere ekstreme for- hold. Det industrielle netværk i Danmark har en meget stor erfaring i offshore industri og vindmølleudvikling, som kan bruges direkte i forbindelse med udvikling af værdikæden samt at bringe COE ned på bølgekraft. Desuden er der blandt de danske bølge- energikoncepter flere positive resultater, hvis der sammenlignes med de udenlandske projekter vedr. pålidelighed, performance og sikkerhed. Det fremtidige partnerskab, som beskrevet i Appendiks II, må derfor videreudvikles for at føre strategien ud i livet og danne rammen for det fortsatte industrielle og of- fentlige samarbejde om forskning og udvikling, investeringer og finansiering, udvikling af energiparker, succeskriterier for industrialisering af udvalgte projekter, dannelse af forskningskompetencecenter samt promovering af danske bølgekraftanlæg på den internationale scene. 26 9 Referencer Litteraturhenvisninger: 1. Ramboll, DHI, DMI. Kortlægning af Bølgeenergiforhold i den Danske del af Nordsøen. s.l. : Energistyrelsen, Juni 1999. Jno 5119/97-0014. 2. Energistatestik 2010. s.l. : Energistyrelsen, 2011. ISSN 0906-4699. 3. Ressourceopgørelse for bølgekraft i Danmark, May 2009, J. P. Kofoed Rap- port No. 59, for Klimakommissionen. 4. IDA Ingeniørforeningens Energiplan 2030, Hovedrapport. Udgivet af Ingeniørforeningen i Danmark, IDA. December 2006; ISBN: 87- 87254-64-6 5. Bølgekraftudvalgets sekretariat, Kim Nielsen. Bølgekraftprogram, Bølgekraftudvalgets afsluttende rapport . s.l. : Energistyrelsen, 2002. 6. OWEC-1 Offshore Wave Energy Converter Project March 1996, Danish Wave Power Aps. Jou2 CT93-0394 7. IEA-OES Annex II report B. Holmes & K. Nielsen (2010), Report T02-2.1 Guidelines for the Development & Testing of Wave Energy Systems, OES-IA Annex II Task 2.1 http://www.ocean-energy-systems.org/library/annex_ii_reports/ 8. Equimar: Protocols for the Equitable Assessment of Marine Energy Con- verters 2011, Editors:, David Ingram, George Smith, Claudio Bittencourt-Ferreira, Helen Smith, European Commission 7th framework programme; grant agreement number 213380. http://www.equimar.org/equimar-project-deliverables.html 9. Bølgekraftteknologi, Strategi for forskning og udvikling, Energistyrelsen, Elkraft System og Eltra, juni 2005, ISBNwww: 87-7844-539-6 Web baserede links: W1 COE Regnearket http://www.energinet.dk/DA/KLIMA-OG-MILJOE/Energi-og-klima/Forskning-i- vedvarende-energi/Sider/Boelgekraft.aspx W2 Teknologikatalog Energistyrelsen http://www.ens.dk/da- DK/Info/TalOgKort/Fremskrivninger/Fremskrivninger/Documents/Teknologikatalo g%20Juni%202010.pdf. W3 Langhammer, Olivia. http://www.chalmers.se/smt/oec-en/news- events/downloadFile/attachedFile_5_f0/OEC_Kickoff_presentation_Olivia_Langha mer_Part1.pdf?nocache=1308578485.96. W4 Grøn off-shore Alliance 27 http://greenoffshore.dk/aktiviteter/ W5 Bølgekraftforeningen http://www.waveenergy.dk/ W6 WEIA http://www.weia.dk/ W7 SDWED (Structural Design of Wave Energy Devices) www.sdwed.civil.aau.dk/ W8 Energi 11, ISBN: 978-92-79-18988-3 http://viewer.zmags.com/publication/dc6fce6f#/dc6fce6f/1 W9a IEA-OES, årsrapporter http://www.ocean-energy-systems.org/library/annual_reports/ W9b IEA-OES (Annex II) http://www.ocean-energy-systems.org/library/annex_ii_reports/ W9c IEA-OES (Annex III) http://www.ocean-energy-systems.org/library/annex_iii_reports/ W9d IEA-OES (Annex III) http://www.ocean-energy-systems.org/library/annex_iii_reports/ W10 CA-OE http://www.eu-oea.com/index.asp?bid=325. W11 Equimar http://www.equimar.org/ W12 Waveplam http://www.waveplam.eu/page/ W13 MaRINET http://www.fp7-marinet.eu/ W14 Hydolab http://www.hydralab.eu/ W15 ORECCA http://www.orecca.eu/web/guest;jsessionid=A02131A260C639C06A41004A9EB 3F8CE W16 SOWFIA http://en.wavec.org/index.php/83/sowfia/ W17 MARINA http://www.marina-platform.info/ W18 Dansk Standard www.ds.dk. 28 29 Appendiks I: Status for bølgekraftteknologier ultimo 2011 Kategorier af bølgekraftanlæg Bølgekraftmaskiner er strukturer, som opfanger bølgernes energi. Den opsamlede energi omformes via et PTO-system, som kan være hydraulisk, mekanisk eller pneu- matisk, som driver en roterende generator, der producerer elektricitet eller via en li- near generator indbygget i strukturen. Der er talrige eksempler på klassificering af bølgekraftmaskiner, men i forbindelse med denne rapport om placeringsmuligheder og fælles udvikling af bl.a. forankring er det både praktisk og hensigtsmæssigt at klassificere efter placering og forankring: 1. Kyst og kyst nær bundfast konstruktion 2. Off-shore stramt fortøjet 3. Off-shore slækt fortøjet Figur 10 Off-shore Wave energy converter study, OWEC-1 report 1996 [10]. De kystnære stationære anlæg er de mest udbredte måske fordi strukturen er fast. De stramt forankrede systemer optager energien i bevægelsen relativt til havbunden. Slæk forankrede systemerne kan optage bølgeenergi på en række forskellige måder relativt til eller direkte af hovedstrukturen og er typisk installeret på vanddybder stør- re end 45 meter. PTO-systemer omfatter: • luftturbiner (enkelt, manifolded, lukkede eller åbne systemer) • hydraulik (olie eller vand-hydraulik, åbne og lukkede system) • lineære elektriske generatorer (i forskellige former) • mekanisk PTO (lineær og roterende) Endelig kan man beskrive selve konstruktionen som en point absorber dvs. (en eller flere) flydende bøjer der bevæges op og ned ad bølgen, eller som en terminator der er en langstrakt konstruktion med bredsiden mod bølgefronten og endelig som en at- tenuator, der har sin mindste udstrækning mod bølgefronten og optager energien, som bølgen passerer ned langs dens sider (f.eks. Pelamis). 30 De danske bølgekraftprojekter En beskrivelse af danske bølgekraftprojekter med link til projekternes respektive hjemmesider. Crestwing Crestwing [W19] udviklet af WaveEnergyFyn har fået tidsbegrænset tilladelse til at opstille bølgeenergianlægget Crestwing fra 1. juli 2011 frem til 1. juli 2012 ud for den nordlige del af Frederikshavn Havn ca. 70 m fra nærmeste mole og 1,2 km fra havne- indsejlingen. Anlægget vejer ca. 400 kg er 2,44 m i bredt og 10 m i langt med en dybgang på 0,6 m svarende til en skala ca. 1:5. Bølgevingen består af to sammen- hængslede pontoner forankret fra forreste ponton i havbunden og den relative bevæ- gelse mellem de to pontoner udnyttes af et mekanisk PTO. Figur 11 Crestwing Frederikshavn, september 2011 (foto Crestwing). Dexawave Dexawave [W20] har den 2. juli 2009 modtaget tidsbegrænset tilladelse til at opstille et bølgekraftanlæg ved Hanstholm fra den 1. august 2009 forlænget frem til 1. august 2012. Anlægget er et flydende offshore bølgekraftanlæg bestående af to flydepontoner pla- ceret i vandoverfladen. Pontonerne er indbyrdes forbundet vha. et fleksibelt led og oven på og mellem pontonerne er anbragt en hydraulisk cylinder. Derved opbygges olietryk i cylinderen, som ensrettes og anvendes til at drive en hydraulisk motor. An- lægget er 6 m i bredden og 13 m i længden. Pontonernes diameter er 1 m svarende til en skala ca. 1:5. Figur 12 Dexawave bugseres til DanWEC placering (foto Dexawave). Dexawave har endvidere indgået en aftale med myndigheder på Malta om at bygge tre fuldskala bølgemaskiner hver på ca. 250 kW efterfulgt af yderligere 24 anlæg. En lille 31 demonstrationsmodel i skala ca. 1:10 blev transporteret til Malta i 2011, og Dexawave har installeret en bølgemåler for bedre at kunne vurdere bølgeforholdene for at evalu- ere forretningsmuligheden Blue Ocean Energy® . Floating Power plant Floating Power Plant [W21] modtog i 2007 etablerings- og elproduktionstilladelse fra Energistyrelsen til testanlægget Poseidon 37 ved Vindeby, Lolland frem til den 31. marts 2012. Anlægget blev installeret i efteråret 2008. Poseidon 37 er et flydende offshore bølge- kraftanlæg med tre mindre vindmøller påmonteret. Anlægget har en frontbredde mod bølgerne på 37 m og en længde på 25 m og en dybdegang på 3,5 m. Anlægget er for- ankret til havbunden med en kabelforbindelse til den yderste vestlige mølle i Vindeby hav-vindpark. Den maksimale producerede effekt fra anlægget er ca. 115 kW. FPP har etableret samarbejde med Bridgeworks Capital i Oregon og skabt firmaet Floating power Inc. i USA for at kommercialisere Poseidons bølge/vind energiplatform. Figur 13 Floating Power Plant (foto FPP). Leancon Leancon [W22] Wave Energy har den 4. januar 2010 modtaget tilladelse til midlertidig etablering af forsøgsanlægget Leancon ved Nissum Bredning frem til 1. april 2012 på en placering ca. 200 m fra kysten og ca. 500 m fra Nordvestjysk Folkecenter for Ved- varende Energis testsite. Anlægget er en skala 1:10 model af et flydende OWC-anlæg. Modellen har en vægt på ca. 2 ton er fremstillet i glasfiber, og er 24 m bred og 11 m lang. Toppen af den tra- pez-formede hovedstruktur er ca. 1 m over vandlinjen. Modellen vil blive forsynet med luftturbiner, generator og luftflow måleudstyr m.v. LOPF Resen Energy [W23] LOPF (Lever Operated Pivoting Float) er opfundet i USA i 2008 efter omfattende praktiske forsøg med små bøjer i den Mexicanske Golf. Alle rettighe- der og patenter blev købt af Resen Energy i september 2010 og hele udviklingsaktivi- teten er flyttet til Danmark. Med støtte fra ForskEL i 2011 er energiproduktionen ble- vet dokumenteret i AAU’s bølgetank på en skala 1:25 model. Der er opnået tilladelse til afprøvning af større 2 x 2m bøjer i Øresund, ud for Klampenborg, og der forventes, 32 at tilladelser snart gives til udlægning af 2 til 5 kW bøjer på testsitet i Nissum Bred- ning og ud for Hanstholm. Begge sites søges med netforbindelse. Figur 14 Trin 1 forsøg med LOPF ved AAU i 2011. Rolling Cylinder Rolling cylinder [W24] er et princip, som er udviklet på basis af en ide fra Öjvin Boltz med henblik på at omsætte bølgepartiklernes bevægelse til rotation af en akse ved at montere ”propellerblade, der driver aksen til at rotere. Bladene er flexible og driver akslen samme vej uanset om bølgebevægelsen kommer fra den ene eller anden side. Projektet har modtaget PSO-støtte til indledende afprøvning på AAU. Wave Dragon Wave Dragon [W25] har haft etableringstilladelse siden 2003 og anlæggets elproduk- tionstilladelse løber til 30. juni 2012. Tilladelsen er i mellemtiden blevet forlænget tre gange, senest i forbindelse med at anlægget blev flyttet til større bølgehøjder ved Od- by i Nissum Bredning. Vinteren 2010 gjorde imidlertid en ende på afprøvningen. Figur 15 Wavedragon i Nissum Bredning (foto Wave Dragon). Wave Dragon benytter overskylsprincippet, hvor bølgerne skyller op i et reservoir over havets niveau og udledes gennem en række vandturbiner, der driver generatorer. An- lægget havde en installeret effekt på 20 kW og en vægt på 237 ton og var 58 m bredt, 33 m langt med en dybgang på 3,6 m. Wave Dragon fik i 2011 støtte fra EUDP til at udarbejde et certificeret design af en fuldskala 1.5 MW demonstrationsenhed tilpasset bølgeforholdene ved DanWEC, Hanst- holm. Endvidere har Wave Dragon deltaget i EU-projekter som CA-OE, WavePlam, Equimar, Wavetrain I og II. 33 Wave Piston Wave Piston [W26] er baseret på et princip udviklet af Kristian Glejbøl og Martin von Bülow med henblik på at minimere udgifterne til konstruktion. Anlægget består af en langstrakt struktur under havoverfladen bestående af pumper, som drives af vandpar- tiklernes bevægelse frem og tilbage langs strukturen. WavePlane WavePlane A/S [W27] havde siden oktober 2008 etableringstilladelse til deres anlæg ved Hanstholm. Bølgehøvlen, som den hedder, var i 2008 udstyret med to generatorer på hver 100 kW og havde en indtagsbredde på 14 m. Maskinen var tænkt som en fo- reløbig prototype i forholdet 1:1. Den havarerede imidlertid kort efter placeringen pga. forkert forankring. Figur 16 WavePlane 200kW bugseres til Hanstholm for placering. Maskinen er et ”indskylningsanlæg” uden bevægelige dele før turbinen. Maskinen er en flydende V-formet konstruktion, forankret i V-formens spids, der vender mod de indkommende bølger. Fortil under vandlinjen er der en ”kunstig strandbred”, der be- virker, at den indkommende bølge løftes op og skyller ind i et vandretliggende rør, hvor der opstår en hvirvelstrøm, der ledes hen til turbinen (der driver generatoren) og derefter tilbage til havet. Etableringstilladelsen udløb i august 2009 og anlægget er pt. ikke i test på havet. Efter et havari og konkurs, har den oprindelige opfinder Erik Skaarup generhvervet 100% af hans opfindelse og vil med nye forbedringer gå efter en nyudlægning i 2013. Wavespinner Wavespinner [W28] projektet har hidtil kun været brugt af virksomheden Povlonis Innovation til information via hjemmesiden ”om muligheden for udnyttelse af bølge- energi.” En model af Wavespinner udstilles i science-centeret Poul la Cour Museet sammen den første Tusindben-model, forgængeren til Wavestar. Wavestar Wavestar Energy [W29] har etablerings- og elproduktionstilladelse frem til 5. novem- ber 2013 ved DanWEC, Hanstholm. Anlægget består af to flydere hver med en diame- ter på 5 m, som via et hydraulisk system udnytter flydernes op og nedadgående be- vægelser til at producere elektricitet. Flyderne er fastholdt af en konstruktion, der kan hæves op og ned på fire stålrør, som er fastgjort til betonfundamentet på havbunden. I tilfælde af ekstrem storm kan flyderne løftes ud af vandet og stormsikres. Teknisk videreføres de principper, som Wavestar afprøvede ved Nissum Bredning, i mindre skala. Testanlægget har en generatorkapacitet på 80 kW og maksimalt er indtil nu målt en gennemsnitlig effekt på ca. 40 kW. Man kan følge el-produktionen online, med månedlige sammenfatninger over produktionsdata, som danner grundlag for en afregningspris aftalt med Energinet.dk. 34 I løbet af sommeren 2011 har DanWEC [W30] introduceret rundvisning med mulighed for bl.a. at bese Wavestar via en 400 meter lang bro i fire meters højde over havet. Dette har givet en enestående måde at promovere bølgekraft over for familier, firma- er, skoler og prominente personligheder som Connie Hedegaard, klima og energimini- stre og kronprins Frederik, der alle besøge Wavestar i 2011. Figur 17 Wavestar i funktion (foto Wavestar). Wavestar er endvidere involveret i en række udviklingsaktiviteter som kan forøge energiproduktionen og reducere omkostningerne. Dette inkluderer udvikling af forbed- rede kontrol og styringsstrategier, materialeforskning omkring højstyrkebeton. Endvi- dere deltager Wavestar i et EU-projekt med partnere fra Storbritannien, Spanien og Polen. WEPTOS Weptos [W31] er et af de nyeste bølgekraftkoncepter under udvikling i Danmark. An- lægget er vist på nedenstående foto fra modelafprøvning i den Spanske testfacilitet ”Cantabria Coastal and Ocean Basin”. Det nye i modellen er, at den kan justere sin front mod bølgerne således, at under almindelige bølgeforhold bredes den ud, og un- der storm folder anlægget sammen. Langs hver af de to ”ben” er placeret en række af 20 rotorer med en geometri kendt som ”Salters Duck”, som trækker på en fælles akse, som driver en generator placeret i stævnen af maskinen. Modellen vejer ca. 1 ton og er i udfoldet tilstand ca. 12 m bred mod bølgefronten, og hver arm har en længde på 7,5 m. Figur 18 Weptos under forsøg i Spanien, september 2011(foto Weptos). 35 Projekter fra udlandet Bølgekraft omfatter globalt mere end 100 forskellige projekter på forskellige udvik- lingstrin, og der kommer stadig nye ideer med henblik på at forbedre metoderne til at udnytte havets energi. I 2011 er enkelte bølgekraftanlæg afprøvet til havs som de- monstrationsprojekter, hvor det største projekt er Pelamis (en attennuator), som har en installeret effekt på 750 kW. En mindre park bestående af tre enheder af denne type blev bygget og installeret i Portugal i 2008. Endvidere er projektet Oyster bygget i størrelse af 800 kW udlagt ved EMEC Orkney. I modsætning til de mange danske udviklingsfirmaer for bølgekraft, med maksimalt én til ti medarbejdere, så har såvel Pelamis og AquaMarine opbygget firmaer med mere end 60 medarbejdere hver. OPT, som er et multinationalt foretagende, har aktiviteter både i USA og Europa. På trods af de mange ansatte og store bølgemaskiner, som er bygget og søsat, er der fortsat meget lidt information om anlæggenes egentlige ener- giproduktion og økonomi, hvilket understøtter antagelsen om, at der er tale om første generations maskiner, som kræver en betydelig videre udvikling for at blive rentable på linje med vindkraft. Pelamis Wave Power Pelamis fejrer i år 2012 sin 14 års fødselsdag og Richard Yem, som er opfinder og ini- tiativ tager til projektet skriver i den anledning på deres hjemmeside [W32]: “It’s unbelievable how much Pelamis has achieved over the past fourteen years. When we started wave energy was an academic curiosity, and now we are an im- portant part of Scottish and UK Government strategy, have real machines generating into the grid, and utility customers developing real wave farms off our shores. From the first small tank test model in 1998 we have now designed, built and tested six full- scale machines and through that amassed a vast pool of knowledge and experience that gives us unrivalled insight into what we need to do next to deliver commercial wave farms in the next few years. It has been a tough but rewarding 14 years since our inception, and there is more than a tingle of excitement if I allow myself to think where we may be in another 14 years’ time!” Figur 19 Pelamis 2 under bugsering mod EMEC-testsitet ved Orkney [W32]. 36 Point absorbere En række point absorbere, som ser relativt ens ud, er under udvikling som vist i ne- denstående figur. De viste pointabsorbere fra PowerBuOY, WaveBob og Bolt udnytter den relative bevægelse mellem en flyder og en masse under havoverfladen via et hy- draulisk PTO. Figur 20 OPT PowerBuoy 150kW USA og Storbritannien (EMEC)[W33] og WaveBob, Irland [W34]. I Sverige, Norge og Australien arbejdes med point absorbere, som udnytter bevægel- sen relativt til havbunden, og hvor PTO er placeret på havbunden. Den svenske point absorbers PTO er en linear elektrisk generator, mens den Australske Ceto og Fred Ol- sen benytter et hydraulisk PTO. Den svenske flyder placeres i havområder, hvor der ikke er tidevand, mens den australske bøje er trukket under havoverfladen for ikke at blive påvirket af tidevandet. Figur 21 Ceto, 200 kW Australien [W35] og Fred Olsen, Bolt 45 kW, Norge [W36]. 37 Det svenske Seabased projekt har påbegyndt bygningen af et 10 MW bølgekraftværk ved Lysekil, på den svenske vestkyst, som skal være klar til drift i 2015. Det kommer til at bestå af 420 bøjer og bundkonstruktioner som vist på nedenstående figur alle elektrisk forbundet til nettet. Figur 22 Seabased, Sweden, 2 stk. 25 kW moduler til et 10,5 MW bølgekraftværk ved Lysekil [W37]. Off-shore slapt forankret OWC I Irland arbejder Ocean Energy med et princip de kalder OE Buoy. OE Buoy har været afprøvet i skala ca. 1:4 ved det Irske testsite Donagalbay. Princippet er baseret på en flydende OWC opfundet i Japan også kendt under navnet BBDB. Princippet blev afprø- vet på DHI under det danske Bølgekraftprogram af under navnet Swan DK3. Figur 23 OE Buoy, 20 kW, Ireland [W38]. 38 Kystnært flap system Ideen til Oyster er udklækket i 2001 af Professor Trevor Whittaker's team på Queens Univesitet i Belfast, som et bud på en kystnær bølgemaskine der er fast monteret til havbunden. Oyster består af en flap, der bevæges frem og tilbage og energien tages ud via hydrauliske pumper monteret mellem flappen og strukturen, der med pæle funderes til havbunden. Figur 24 Oyster, 800 kW, Aquamarin [W39]. Firmaet Aquamarin er blevet kåret til det bedste sted i Storbritannien at arbejde og har sikret milioner af £ til udviklingen af Oyster og det 60+ store team. Oyster 800 har en installeret effekt på 800kW. Den har en bredde på 26 m og højde på 12 m og skal installeres på en vanddybde på 13 m ca. 500 m fra kysten ved Orkney. Kystbaserede OWC anlæg Der er endvidere bygget en række kystbaserede kraftværker, der driver luftturbiner med det svingende vandsøjleprincip OWC, bl.a. på Islay i Scotland, Azorerne i Portugal og i en havnemole Mitriku i Spanien. 39 Figur 25 WaveGEN, 500 kW, Islay, Storbritanien og Mutriku, 300 kW, Spanien (foto Voith Hydro Wavegen Ltd) Referencer til Appendiks I: 10. OWEC-1 Offshore Wave Energy Converter Project March 1996, Danish Wave Power Aps. Jou2 CT93-0394 Web links: W19 Crestwing http://www.waveenergyfyn.dk/Contacts crestwing.htm W20 Dexawave http://www.dexawave.com/ W21 Floating Power Plant http://www.floatingpowerplant.com/ W22 Leancon http://www.leancon.com/ W23 Resen Energy http://www.resenwaves.com/ W24 Rolling cylinder http://www.rollingcylinder.com/ W25 Wave Dragon http://www.wavedragon.net/ W26 Wave piston http://www.wavepiston.dk/index.html W27 Waveplane http://www.waveplane.com/ W28 Wavespinner www.wavespinner.dk 40 W29 Wavestar http://wavestarenergy.com/ W30 DANWEC http://www.danwec.com/en/news/activities/wave_energy/wave_energy.htm W31 Weptos http://www.weptos.com/da W32 Pelamis http://www.pelamiswave.com/pelamis-technology W33 OPT http://www.oceanpowertechnologies.com/ W34 Wave Bob http://www.wavebob.com/ W35 CETO http://www.carnegiewave.com/index.php?url=/ceto/what-is-ceto W36 BOLT Fred Olsen http://www.fredolsen-renewables.com/ W37 Seabased http://www.seabased.com/index.php?option=com_content&view=article&id=70 &Itemid=83 W38 OE Buoy http://www.oceanenergy.ie/ W39 Oyster, Aquamarin http://www.aquamarinepower.com/projects/oyster-800-project-orkney/ W40 Wavegen http://www.wavegen.co.uk/ W41 Mutriku http://www.eve.es/web/Energias-Renovables/Energia-marina.aspx?lang=en-GB 41 Appendiks II: Partnerskabets videre udvikling Med afslutning på EUDP-projektet ”Ny strategi for bølgekraft gennem industrielt part- nerskab” med udgangen af juni 2012 er opgaven og udfordringen at sikre, at Partner- skabet for Bølgekraft videreføres og konsolideres. Det er afgørende vigtigt, at Partnerskabet løftes ud af og oven over diverse øvrige foreningsaktiviteter og netværksdannelser m.v. Derfor er nedenstående forslag til skitseret: Formål. Formålet med Partnerskabet for Bølgekraft er at arbejde for udvikling af bølgekraft gennem industrielle partnerskaber. Dette sker ved arbejde for implementering af strategien, herunder at stimulere og medvirke til etablering af projekter og samarbejder i henhold til de prioriterede udvik- lings- og samarbejdsområder. Partnerskabet bør endvidere løbende arbejde for, at der sker den størst mulige koor- dinering af diverse udadvendte aktiviteter for bølgekraftudvikling i form af fælles mø- der, konferencer m.v. Deltagerkreds Deltagere i Partnerskabet vil typisk være at finde inden for følgende interessentskabs- kredse: • Bølgekraftudviklere og øvrige netværk • Forskningsinstitutioner, Godkendte Teknologiske Serviceinstitutioner og Testcentre • Industri og specialiserede virksomheder • Offentlige myndigheder og energiselskaber • Relaterede servicefunktioner (fundraisere, rådgivere, advokater m.v.) Styregruppe Partnerskabet ledes af en styregruppe, der sammensættes med repræsentation i for- hold til ovennævnte deltagerkreds. Som overgangsstyregruppe, og med det formål at sikre videreførelsen af Partnerska- bet, indtræder styregruppen for partnerskabsprojektet fra 1. juli 2012 og virker indtil udgangen af 2012, hvor en nyvalgt styregruppe tager over. Styregruppen vælges for en 2-årig periode og fastsætter selv sin forretningsorden. Virke Partnerskabet virker gennem partnerskabsmøder, der som udgangspunkt afholdes to gange årligt. Partnerskabet kan etablere en samarbejdsaftale med en af ovenstående interessenter med henblik på varetagelse af sekretariatsfunktionen for Partnerskabet. Partnerskabet virker som udgangspunkt inden for rammerne af 2012-strategien, indtil denne afløses af en ny eller revideret strategi.
Kommentarer til Klima- Energi- og Forsyningsminister Dan Jørgensens svar på Kommentarer til L 114_
https://www.ft.dk/samling/20191/lovforslag/l114/bilag/8/2188203.pdf
Dato: 11. maj 2020 Kommentarer til Klima-, Energi- og Forsyningsminister Dan Jørgensens svar på Kommentarer til L 114 Forslag til lov om ændring af lov om fremme af vedvarende energi, lov om elforsyning, ligningsloven og personskatteloven. Vi takker for svar på vores spørgsmål vedr. om der er taget højde for, at bølgekraft er en teknologi, der ikke som sol- og vind kan klare sig uden støtte for at udvikle sig til en konkurrencedygtig VE teknologi? Partnerskabet for Bølgekraft vil gøre opmærksom på, at udviklingen af bølgeenergi stadig har behov for rammer, der er forskellige fra sol og vind, og som kan sikre videreudvikling af bølgekraft som en supplerende vedvarende energiform. Danmark bør være med i denne udviklingsopgave, der kan blive banebrydende for os som frontnation på VE teknologier. EUDP og andre støttemuligheder for bølgekraft Vedrørende støttemuligheder hos EUDP, så anerkender Partnerskabet for Bølgekraft, at flere bølgekraft- projekter er blevet støttet i 2018 og 2019. Det er dog vores oplevelse, at en del bølgekraftprojekters ansøgninger falder på, at vi stadig er på et udviklingsstadie, hvor vi ikke kan sandsynliggøre i vores ansøgning, at forretningsplanen kan holde, da Bølgekraft endnu ikke er en etableret teknologi. Spørgsmål 1: Kan ministeren sikre, at bølgekraftsektorens ansøgninger til EUDP bliver behandlet og tilgodeset ud fra det stadie, vi som sektor befinder os i – at vi stadig er under forskning, udvikling og test af anlæg Vi kan desuden i ministerens svar læse, at der er mulighed for en fast afregningspris på den producerede el for de bølgekraftsanlæg, der tilsluttes elnettet. Statsstøttegodkendelsen for disse puljer udløber i 2020, hvorfor puljerne herefter også udløber. Spørgsmål 2: Kan ministeren sikre, at der kommer andre lignende puljer efter udgangen af 2020, hvor det er muligt at søge en tillægstarif per kWh for prækommerciel bølgekraft Dialog om fortsat udvikling af Bølgekraft Vi er naturligvis glade for, at regeringen forsat vil have fokus på rammerne for udvikling og demonstration af forskellige VE-teknologier på vejen mod de ambitiøse reduktionsmål, som regeringen har sat. Som Partnerskab for Bølgekraft vil vi derfor gerne i yderligere dialog med Klima-, Energi- og Forsyningsministeren samt klima-, energi- og forsyningsudvalget og de politiske ordførere på området om, hvordan bølgekraftsektoren bedst kommer til at bidrage til den ambitiøse klimaplan. I 2012 udarbejdede vi sammen med Energinet.dk og EUDP en strategi for udvikling af en ny havbaseret energikilde, Bølgekraft. Denne strategi blev efterfulgt af Road Maps, hvor der blev fremsat rammer og målsætning for udviklingen. Dokumenterne er vedhæftet som inspiration. Vi ser frem til en fortsat dialog. På vegne af Partnerskabet for Bølgekraft Kim Nielsen Formand for Partnerskabet for Bølgekraft +45 51618441 kin@ramboll.com Klima-, Energi- og Forsyningsudvalget 2019-20 L 114 Bilag 8 Offentligt Medlemmer af Partnerskabet for Bølgekraft www.wavepartnership.dk Bølgekraftudviklere og øvrige netværk 1 Exowave Lars Wigant Kildegårdvej15 6852 Billum 2 Resen Per Resen Steenstrup Diplomvej 381, Scion DTU DK-2800 Kgs. Lyngby 3 Crestwing Ruth Bloom Silovej 8 9900 Frederikshavn 4 Wavepiston Michael Henriksen Strandgade 95 3000 Helsingør 5 Wave Dragon Erik Friis-Madsen Frederiksborggade 1 DK 1360 Copenhagen 6 Weptos Tommy Larsen Prins Georgs Kvarter 11 7000 Fredericia 7 Floating Power Plant Anders Køhler Birketvej 13 4941 Bandholm 8 Wavestar Tomas Dahl Mikkelsen Industri og specialiserede virksomheder 9 DHI Jesper Fuchs Agern Allé 5 DK-2970 Hørsholm 10 Thy-Mors Energi Lars Peter Christiansen Elsøvej 107, 7900 Nykøbing 11 Rambøll Kim Nielsen Hannemanns Allé 53 DK-2300 Copenhagen S 12 Energy Inovation Cluster Christian Munk Jensen 13 House of Energy Hans A. Pedersen Boulevarden 13, DK-9000 Aalborg Forskningsinstitutioner, GTS'ere og testcentre 14 Bølgekraftforening Christian Nereus Grant Hamborgvej 40 7730 Hanstholm 15 Danwec Andy Emil Jensen Hamborgvej 40 7730 Hanstholm 15 AAU Jens Peter Kofoed Thomas Manns Vej 23 9220 Aalborg Ø 16 Thisted Kommune Peter Brandt Larsen Tilstedvej 73 7700 Thisted
Følgebrev - Partnerskabet
https://www.ft.dk/samling/20191/lovforslag/l114/bilag/8/2188202.pdf
11. maj 2020 Som aftalt sender jeg hermed Partnerskabet for Bølgekrafts kommentarer til Klima,- Energi og Forsyningsministerens svar på vores tidligere spørgsmål. Vi har to spørgsmål denne gang. Spørgsmål 1: Kan ministeren sikre, at bølgekraftsektorens ansøgninger til EUDP bliver behandlet og tilgodeset ud fra det stadie, vi som sektor befinder os i – at vi stadig er under forskning, udvikling og test af anlæg Spørgsmål 2: Kan ministeren sikre, at der kommer andre lignende puljer efter udgangen af 2020, hvor det er muligt at søge en tillægstarif per kWh for prækommerciel bølgekraft Vedhæftet er vores svar i sind helhed, samt to dokumenter til inspiration. Partnerskabet for Bølgekrafts Strategi og Road Maps. På forhånd tak for hjælpen. Med venlig hilsen / Best regards Mette Byrgesen Jensen Crestwing ApS Silovej 8, 3. sal. 9900 Frederikshavn Mail: info@crestwing.dk Klima-, Energi- og Forsyningsudvalget 2019-20 L 114 Bilag 8 Offentligt
1 Wave Energy Technology Roadmap_final_16-04-2015
https://www.ft.dk/samling/20191/lovforslag/l114/bilag/8/2188205.pdf
Partnership for Wave Power - Roadmaps Wave Energy Technology Roadmaps K. Nielsen, J. Krogh, H. J. Brodersen, P. R. Steenstrup, H. Pilgaard, L. Marquis, E. Friis-Madsen, J. P. Kofoed EUDP 13-I J.nr. 64013-0107 ISSN 1901-726X DCE Technical Report No. 186 Klima-, Energi- og Forsyningsudvalget 2019-20 L 114 Bilag 8 Offentligt Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ DCE Technical Report No. 186 Partnership for Wave Power - Roadmaps By Kim Nielsen, Jan Krogh, Hans Jørgen Brodersen Per Resen Steenstrup, Henning Pilgaard, Laurent Marquis, Erik Friis-Madsen and Jens Peter Kofoed April 2015 © Aalborg University Aalborg University Department of Civil Engineering Water and Soil Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ Scientific Publications at the Department of Civil Engineering Technical Reports are published for timely dissemination of research results and scientific work carried out at the Department of Civil Engineering (DCE) at Aalborg University. This medium allows publication of more detailed explanations and results than typically allowed in scientific journals. Technical Memoranda are produced to enable the preliminary dissemination of scientific work by the personnel of the DCE where such release is deemed to be appropriate. Documents of this kind may be incomplete or temporary versions of papers—or part of continuing work. This should be kept in mind when references are given to publications of this kind. Contract Reports are produced to report scientific work carried out under contract. Publications of this kind contain confidential matter and are reserved for the sponsors and the DCE. Therefore, Contract Reports are generally not available for public circulation. Lecture Notes contain material produced by the lecturers at the DCE for educational purposes. This may be scientific notes, lecture books, example problems or manuals for laboratory work, or computer programs developed at the DCE. Theses are monograms or collections of papers published to report the scientific work carried out at the DCE to obtain a degree as either PhD or Doctor of Technology. The thesis is publicly available after the defence of the degree. Latest News is published to enable rapid communication of information about scientific work carried out at the DCE. This includes the status of research projects, developments in the laboratories, information about collaborative work and recent research results. Published 2015 by Aalborg University Department of Civil Engineering Sofiendalsvej 9-11 DK-9200 Aalborg SV, Printed by Aalborg University.dk ISSN 1901-726X DCE Technical Report No. 186 Contents Partnership for Wave Power - Roadmaps................................................. 1 Wave Energy Technology Roadmaps........................................................ 1 Introduction and Purpose..................................................................... 1 Foreword................................................................................................... 2 Long term development plan.................................................................... 3 1 Prototype Test and Demonstration ....................................................... 4 2 Demo Parks ............................................................................................ 4 3 Large Demo Parks................................................................................... 4 4 Off shore Energy Park ............................................................................ 4 Development Plan for Target Costs for Danish Wave Power ................... 5 Reducing the Cost of Energy..................................................................... 6 OPEX.................................................................................................. 6 Summary of Development Themes and Recommendations .................... 7 Structure & Prime mover................................................................... 7 PTO - Mechanical & electrical ........................................................... 7 Foundations & moorings................................................................... 7 Grid connection................................................................................. 7 Installation ........................................................................................ 7 Conclusions ............................................................................................... 8 Wave Power off-shore research test rig............................................... 8 Supplementary Recommendations....................................................... 8 AP 2 Roadmap for mooring systems......................................................... 9 1 Connections.................................................................................... 9 2 Energy production.......................................................................... 9 3 Integrations.................................................................................. 10 4 Safety and cost............................................................................. 10 Collaborative and Individual developments projects ..................... 10 AP 3 Roadmap for development of PTO-systems................................... 11 Collaborative and Individual developments projects ..................... 12 AP 4 Roadmap for Power-transmission from floating WEC to sea bed.. 13 Collaborative and Individual developments projects ..................... 14 AP 5 Roadmap for Materials and Components....................................... 15 Collaborative and Individual developments projects ..................... 15 References:.............................................................................................. 16 Annex 1 Danish Wave Energy Converters............................................... 17 Introduction and summary ..................................................................... 18 Disclaimer: In this EUDP financed project report Part ership for Wa e Power - Road aps the Danish Partnership for Wave Power describes in roadmaps the development requirements for Wave Power in Denmark. EUDPs co-financing of the project does not necessarily mean that the roadmaps describes or express the views of the Danish Energy Agency nor the Danish Energy Technology Development and Demonstration Program EUDP. Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 1 Wave Energy Technology Roadmaps Prepared by the Partnership for Wave Power for the Energy Development and Demonstration Program EUDP Introduction and Purpose Technology roadmaps are tools that provide a framework for stimulating innovation in specific technology areas to achieve a long term vision, target or goal. The aim of these roadmaps is to help the emerging wave energy sector in Denmark to develop cost-effective solutions to convert Wave Energy. This Wave Energy Technology Roadmap is developed by the Partnership for Wave Power including nine Danish wave energy developers. It builds on to the strategy [1] published by the Partnership in 2012, a document that describes the long term vision of the Danish Wave Energy sector: By 2030 at the latest, wave energy technologies must provide a cost- effective and sustainable electricity supply from offshore energy farms in De ark”. For this to happen the funding agencies must consider support mechanisms that can attract private investments i.e. by creating artificial markets for small wave energy farms. The research, knowledge and experience emerging from such wave energy farms could become a shared public-private property administrated by the Partnership for Wave Power. This Roadmap describes the challenges in engineering and cost and provides suggestions how to address these to enable the Danish wave power industry to progress. Partnership for Wave Power - Roadmaps The Partnership for Wave Power is a network stimulating innovation related to converting wave energy. The roadmaps in this report describes themes that need research and development to reach the targets and long term visions set up in the Partnership Strategy of 2012: By 2030 at the latest, wave energy technologies must provide a cost-effective and sustainable electricity supply from offshore e ergy far s i De ark” Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 2 Foreword EUDP 13-I proje t Partnership for Wave Power – roadmaps J.nr. 64013-0107, EUDP contact Hanne Thomassen The project has been structured around work packages each with a dedicated coordinator and group as described below: WP1 Project steering, Co-ordination and Reporting DanWEC, Hans Jørgen Brodersen; AAU, Jan Krogh & Jens Peter Kofoed Development/v Kim Nielsen WP2 Roadmap for mooring systems Crestwing, Henning Pilgaard WP3 Roadmap for PTO-systems Wavestar, Laurent Marquis WP4 Roadmap for Power-transmission from floating structure to the seabed Resen Energy, Per Resen Steenstrup WP5 Roadmap for materials and components Wave Dragon, Erik Friis-Madsen WP6 Dissimanation OCD, Hans A Petersen In addition Floating Power Plant v Anders Køhler, Leancon v Kurt Due Rasmussen, WavePlane v Erik Skaarup and Eaconsult v Erik Adam Pedersen have participated in the workshops and contributed to the project. The project has included four milestones related to main workshops for the whole Partnership group. Milestone M1 Workshop 1 Establishment of workgroups (kick-off 16. September 2013 Hanstholm) Milestone M2 Workshop 2 Identification of main elements in the roadmaps (d. 31/01/2014 Fredericia) Milestone M3 Workshop 3 Conventions and dimensions of the roadmaps including LCOE (27/08/2014 AAU/CPH) Milestone M4 Workshop 4 Presentation and discussion of the four draft roadmaps (25/11/2014 AAU/CPH) In addition to these workshops, work has taken place i s aller group’s including meetings in person and electronic meetings. Individuals from other sectors and institutions have also been involved and participated in a positive and engaged manner that has contributed to the development of the partnership and these reported roadmaps. The Danish Partnership for Wave Power acknowledges the effort that Jan Krogh and Hans Jørgen Brodersen at DanWEC have contributed to inspire co-operation and the co-ordination of this road-map project. On behalf of the Danish Partnership for Wave Power it is my hope that the work with these roadmaps will continue to inspire the partners and the funding agencies to successful development of Wave Energy Systems, and that testing of a relative wide range of small prototype systems in the coming years – will provide the basis for collective compilation of experience as a basis for commercial development of wave energy. Kim Nielsen 16-04-2015 Chairman for the Danish Partnership for Wave Power Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 3 Long term development plan The Danish Partnership for Wave Power propose a long term development plan for Wave Power in Denmark as shown on figure 1 below. Each development step is associated with an estimated Lavelized Cost of Energy LCOE that reduces as the technology matures. A specific feed-in tariff will be one among several factors that can support such a development as described in the strategy 2012 [1]. The tariffs will gradually be reduced and offered for a limited annual energy production over a 10 year period. This report will describe some of the developments necessary on the road to realize this plan. Figure 1 Development plan for Wave energy in the Danish Part of the North Sea. Table 1 Projected LCOE for the development of wave power convertors in the development plan figure 1 YEAR Demonstration Capacity MW Production Limit per Year MWh/Year LCOE €/MWh DKK/kWh 2010-2025 2020-2030 2025-2035 2030 - 2-5 10-20 30-60 500 – 1.000 7.000 30.000 100.000 1.500.000 600 400 200 120 4,5 3,0 1,5 0,9 Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 4 1 Prototype Test and Demonstration DanWEC Forsk-VE Model (2-5 MW, 2010-2025) The first phase of prototype tests and demonstrations is planned to take place at sheltered sites such as Nissum Bredning and if successful here followed by larger prototype tests at the exposed site at Hanstholm (where the WaveStar project has been tested since 2010). DanWEC has in 2012 received Greenlab funding to develop the infrastructure of a common offshore test site. This includes measuring equipment and data collection as well as planning of a more permanent grid connection via a mono-pile. At this site the Forsk-VE funding model, a proje t spe ifi support model , is suggested to be applied which will release funding proportional to the hours of performance above an agreed performance curve (used successfully by Energinet.dk on the WaveStar experiment). 2 Demo Parks (10-20 MW at 3.0 DDK/kWh, 2020 - 2030) Demo Parks consist of small arrays i.e. 5 – 10 devices placed in deeper water further offshore at DanWEC Hanstholm or in connection with wind parks such as Horns Rev. 3 Large Demo Parks (30 – 60 MW at 1.5 DDK/kWh, year 2025 - 2035) The large Demo Parks with arrays of more than 20 devices should be regarded as power plants in line ith toda ’s offshore i d projects. These parks are established in order to gain confidence in the operational and maintenance issues in the preparation and planning for larger combined wind and wave projects in the North Sea. Maritime spatial planning must be addressed before this period. Figure 2 Sites should be planned and prepared for Wave Energy Parks 4 Off shore Energy Park (500 – 1000 MW at 0.9 DDK/kWh, from 2030 onwards) The largest wave energy resource in Denmark is in the central part of the North Sea as indicated on figure 2 the water depth is about 45 meter and the resource on an average about 15kW/m. The distance to shore is some 100 - 150 km and common transmission cables should be a joint undertaking between wave energy technologies and offshore wind projects. The planning of the use of sea space is a national undertaking but many issues common to other European countries is described in EU Blue Energy at Sea [2]. The target is that combined offshore energy parks could be put for tender at 0.9 DDK/kWh. Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 5 Development Plan for Target Costs for Danish Wave Power In order to reach the target of installed produced energy – as well as target Cost of Energy of 0.90 DKK/kWh the plan figure 3 below shows how this target can be reached, guided by the overall development of Capital Expenses CAPEX and Operating Expenses OPEX with set targets for life time, Load factor (capacity factor) and availability . The Danish Partnership for Wave Power has developed its own version of a calculation tool for LCOE is described in [P1] based on the same principles as described in the SI Ocean report [3]. Figure 3 Targets for the development of installed and produced wave power as well as targets for the development of CAPEX, OPEX, lifetime, Availability and Capacity factor The development in cost as described above is similar to the development that took place in the development of wind energy – in which the graduate development of larger turbines in itself contributed to cost reductions [4]. Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 6 Reducing the Cost of Energy Typical cost centers and drivers within CAPEX and OPEX for power plants based on Wave Energy Converters is shown in the table below [3]. Table 2 Typical subdivision and main drivers of CAPEX and OPEX for Wave Energy Converters COST CENTERS MAIN DRIVERS EXAMPLE MEASURE CAPEX Project development Planning Project production facility Insurance Permissions Structure & Prime mover Production facilities and methodologies Material cost Extreme loads Coatings Cost/ton PTO - Mechanical & electrical Rating of the machine Wave climate Controle Rated power/mean power output Foundation & Moorings Water depth, Tidal range Tidal flow, Storm conditions Compliance, Type of WEC systems Redundancy, Maritime Spatial Plannig WEC displacement Mooring load Water depth Grid connection Power transmission level Distance to shore Standardisation of subsea cables Substations alternatives Cost pr km Installation Type and availability of vessels required Distance to port/terminal/production facility Time taken for installation Weather windows Vessel type & day rates OPEX Planned maintanance Running costs Cost of replacement part Component design for maintanance Time to complete service Distance to port Weather windows Dedicated support vessels and equipmet Logistic Standardisation Unplanned Maintanance Cost of replacement parts and spares Time to complete Time waiting for weatherwindow Lost power production Cost of stanby personel and material Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 7 Summary of Development Themes and Recommendations The common themes - derived from the road map exercise undertaken in the different work packages - is summarized in the table below Table 3 Development themes and recommendations from Roadmaps CAPEX Reduction Performance improvement OPEX reduction Structure & Prime mover Material optimization Upscaling of devices Batch and serial production Reduced over-engineering Regional manufacturing Geometry optimization Optimization of array layout Improved reliability Simpler access Specialist vessels Anti-corrosion Anti-Bio fouling PTO - Mechanical & electrical Improved Power electronics Improved hydraulic systems Alternative/Improved PTOs Improved control system and algorithms Improved hydraulic system Improved met ocean forecasting Drive train optimization Improved power electronics Array yield optimization Modular subsystems Foundations & moorings Improved moorings Improved foundations Improved piling Cost effective anchors for all seabed conditions Deep water installation techniques Modular components Improved ROV and autonomous vehicles Grid connection Off-shore umbilical/wet-mate connectors Subsea hubs Array electrical system optimization Offshore grid optimization Power transmission co-operation with offshore wind Optimized high voltage transmission technology AC/DC to reduce losses Improved connection and disconnection techniques Installation Specialist vessels Modularization of subsystems Improvements in met ocean forecasting Fast deployment and other economic Installation methods Subsea and seabed drilling techniques Improved ROV and autonomous vehicles Specialist vessels Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 8 Conclusions In 2014 the two largest UK wave energy projects the Oyster and Pelamis - as well as Oceanlinx in Australia and OPT in the USA has significantly reduced if not stopped their activities. It appears that these very large prototype experiments have been far more costly than foreseen – and the prospects from further development have not been obvious. This leaves a vacuum in the wave energy business – and raises the questions how best to proceed – and why? Wave energy is a large and untapped energy source – the challenge in harvesting this resource is related to cost and technology. The best way to proceed is not obvious – the challenge and the development costs are high and the time it takes to learn is long. There is however still a wide range of unproven promising technologies as well as many interested young talents that has the potential to develop Wave Energy Converters to deliver LCOE as targeted in this roadmap. The Partnership for Wave Energy behind this Roadmap study supports a long term and step wise development strategy with open sharing of results and lessons learned from real sea experience both with regard to successes and failures. Wave Power off-shore research test rig A joint development of a Part ership for Wa e Po er test-rig is o e idea which could help providing some of the information and experience identified under each roadmap. Individual components could be tested in large numbers in parallel to find out which ones work and which do ’t. Moorings: Improved connection and disconnection techniques, testing of materials and ropes, identify costs and components, improved moorings & foundations (i.e. screw anchors and improved piling) PTO: i stalli g differe t protot pes usi g differe t t pes of PTO’s side side will if the output and performance is compared in a systematic way concerning performance reliability etc. result in a more effective and efficient use of limited investment resources. Power-transmission from floating WECs to sea bed: Cables are expensive to inspect and access during operation. Development of on-line monitoring system for electric cables and mooring systems - can give an early warning of tear and wear, before the damage happens. Materials: Typical structural materials used in wave energy converters are steel, concrete, composites and flexible materials. Experience on cost durability and bio-fouling can be gathered from parallel testing of the materials on one structure or several structures tested in parallel in the same environment. Supplementary Recommendations The Partnership for Wave Energy has during the execution of this project noticed a benefit from co-operation internally within the Partnership. The regular meetings and workshops with themes of common interest have in itself stimulated innovation and confidence. The continuation of such co-operation is highly recommended. The secretariat for the Danish Partnership for Wave Power has since 2015 been placed with Offshoreenergy.dk this will help the Partnership expand and create new links and co-operation with the offshore industry and the offshore wind sector. Such co-operation can i.e. be in areas such as standardization of electrical infrastructures, subsea cables and connections. Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 9 AP 2 Roadmap for mooring systems Typically Wave Energy Converters can be placed in three groups 1. Bottom Standing devices (such as Wave Star) 2. Small absorbers (i.e. DWP point absorbers and the Resen system) 3. Large floating structures (such as Wave Dragon, FPP, Crestwing, Wavepiston, Weptos, Leancon or KNSwing) using a slack mooring system to keep the structure in its mean position. The Danish Wave Energy Systems and their current mooring design are described in the internal partnership report [P2] and three main groups are shown on figure 4. Figure 4 Examples of Wave Energy Converters with different types of mooring system In general four main concerns have to be addressed in the development of the mooring systems: 1. Connections 2. Energy production 3. Integrations 4. Safety and Cost 1 Connections All components must have sufficient strength, fatigue life and reliability and marine growth and corrosion must be considered. The mooring can include connections between mooing chain, wire-rope, synthetic lines to special flexible lines (Sea-flex) and floating or submerged buoyancy buoys, sinkers etc. 1.1. On device The point of connection to the WEC structure should have sufficient strength to handle the loads and at the same time enable easy handling of the connections. Inspection and maintenance must be possible. 1.2. To sea bed The design of seabed connection depends on the combinations and magnitude of vertical and horizontal mooring loads – interacting with the seabed. This typically includes gravity anchors, drag-embedment anchors, driven pile/suction anchors, screw anchors, vertical load anchors, drilled and grouted anchors or screw anchors and driven anchor plates. The mooring systems with smaller footprints on the seabed will probably be more attractive concerning environmental issues. 2 Energy production A WEC's mooring system design can in varying degrees, have an impact on the power absorption and can therefore impact the cost of energy. In the design test, it is recommended to determine the influence of alternative mooring designs on the Mean Annual Energy Production of the WEC. Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 10 3 Integrations The integration of the mooring, data transmission and power transmission is strongly interrelated. The interaction with the mooring system design and its reliability affects the electrical transmission cable connection from floating WEC to the seabed described in AP 4 Roadmap for Power transmission. A highly reliable mooring system will also reduce the risk of damage to electric transmission cable, ensuring the electrical transmission cable during operation. 4 Safety and cost The mooring design should follow standards related to Wave Energy Converters such as IEC TC 114 PT 10. The lifetime of the mooring system as a whole must be a substantial part of the WEC´s lifetime. Redundancy mooring lines are recommended as a design praxis that could lead towards increased reliability of the whole system. The WEC mooring systems design philosophy is recommended to include an emergency plan for the unlikely case that the mooring system for some reason breaks anyway. Emergency planning and design should include the situation up to, during and after breakaway. Documentation of how the system design includes damage control should be provided. Mooring costs can contribute to 10-15% of LCOE. Reduction of mooring costs without compromising survivability should be a design objective. This is particularly important in large arrays. Practical configurations for array mooring leading to the reduction of mooring lines may contribute to this objective. Further documentation of the critical variables and choice of technology alternatives with primarily focus on survival, reliability, O & M is required in order to obtain insurance. Collaborative and Individual developments projects The Danish partnership for wave energy has promoted greater openness between the otherwise competing partners. Considering alone the sum of ea h part er’s o ta ts pro ides a sig ifi a t a kground of experience and expertise that all can benefit from. Experience within wave energy project development from idea to realization shows that, involving third part er’s e perie e a lead to new and improved results. Therefore projects involving multiple cooperating partners can become a very secure way of solving technical and general issues within the sector. Recommendation of Development Projects Mooring systems Ongoing (and completed) (Wave Star bottom standing), (WaveDragon Mooring design study), (Common pre-study and demonstration of wave energy challenges, AAU, Resen, Crestwing and Ramboll), Leancon prototype 1:10 scale, Mooring solutions for large wave energy converters, AAU, FPP, Leancon, Wave Dragon KNSwing, Prototype Resen , Prototype Wave Piston, Prototype Crestwing High Priority Near term (2015 – 2020) 1. Improved connection and disconnection techniques 2. Testing mooring concepts combined with testing of materials and ropes, identify costs and components 3. Improved moorings & foundations (i.e. Screw anchors and Improved piling) 4. Cost effective anchors for all seabed conditions 5. Considerations of array mooring layout Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 11 AP 3 Roadmap for development of PTO-systems One of the common goals of wave power projects is undoubtedly the development of an efficient transformation of the wave energy into electricity via the Power Take Off (PTO) system. The current status of the PTO technology for wave energy systems are identified and described in the internal partnership PTO status report. It appears that the Danish system Wavestar is unique in the world as it have demonstrated the functionality and the effectiveness of their PTO system in the open water test site DanWEC, survived long enough to get stabilized and robust data on power performance.. The critical system requirements is the effectiveness of the PTO system, including high reliability, controllability and maintainability in order to meet the performance targets of high and stable annual energy production that can meet the grid requirements. The PTO technology alternatives that can satisfy those targets are described in [5] and [6]: 1. Hydraulic systems (oil or high pressure water) 2. Air and water turbine systems 3. Direct mechanic systems 4. Direct electrical systems such as linear generators The critical variables that will determine which technology alternatives are selected are cost, reliability, efficiency, and grid compliance in term of power quality. Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 12 Collaborative and Individual developments projects • A collaborative development and implementation effort that, involves installing different prototypes usi g differe t t pes of PTO’s side by side will if the output and performance is compared in a systematic way concerning performance reliability etc. result in a more effective and efficient use of limited investment resources. • The PTO has to be designed for being used in a harsh condition and not only for research purpose. The use of a large test bench is necessary to test the component and the different control strategies. Then the efficiency of the PTO has to be clearly mapped for securing the energy production of the WEC and be a part of the validation process. • There are many projects for WEC development with the associated PTO system. Only few have been described and no data are really available to compare the efficiency and durability of the different systems. Technical and Implementation recommendations PTO systems High Priority near term (2015 – 2020) 1. Prototype 1 (hydraulic) 2. Prototype 2 (air/water ) 3. Prototype 3 (direct drive) 4. Prototype 4 (electrical drive) 5. Improved efficiency in hydraulic systems 6. Power smoothing on combined systems 7. Optimization of LCOE Medium term Priority (2020 – 2025) 1. Recording data on maintenance 2. Improved Power electronics 3. Inverter technology 4. Generator optimization 5. Housing of components Longer term Priority (2025 – 2030) 1. Alternative/Improved PTOs for the future with high efficiency 2. Analyze on combining different system such as wind & wave in term of energy produced (less variation, no 0 production, capacity factor) Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 13 AP 4 Roadmap for Power-transmission from floating WEC to sea bed The Power and data transmissions line(s) from a floating platform and to the seabed is by nature the most critical component after the mooring system as shown on figure 5. If the anchors fail it can be total disaster and if the power and data transmission fails it will mean great losses in down time and repair in a hostile sea. Based on a common study among all active Danish wave energy developers, the existing alternatives have been identified. It is based on all the generic parameters and drivers that can influence the power and data transmission from the floating WEC and to the touch down point on the sea bed as illustrated on figure 6. Figure 5 Illustration of the segments involved in the power-transmission from the floating wave energy converter to the seabed. Figure 6 The Generic drivers guiding the solutions to the design problem Today the solutions could basically be bought as more or less standard offshore products, but the costs, which are acceptable to the oil and gas offshore industry, are way above what is acceptable in the renewable wave energy business. Therefor it is necessary to get costs down for the WEC developers by learning from the oil and gas industry history and focusing on the areas and components which can give substantial savings in cost of energy. And then industrialize and standardize these solutions among the WEC developers, which eventually will drive the costs down, when the numbers in production are increased. The main focus in the years to come is to identify areas for common projects with high impact on cost of energy and reliability in general. The 4 general focus areas that that will be kept in mind in all future projects are: Reliability, System cost, Installation cost and O&M cost. Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 14 Collaborative and Individual developments projects Development of sensor technology that can monitor integrity on line of anchor lines, power- and data transmission and predict early failure before it happens. Under water anchors and cables are expensive to inspect and access during operation. Development of an on-line monitoring system for anchor chains and electric cables that can give an early warning of tear and wear, before the damage happens is recommended. Development of a 1kV power and data transmission system. By starting the development and testing of a low power transmission according to the same requirements as a 33 kV system (Cu and fiber), just in smaller scale, early operational lessons can be learnt from the development of a 1kV power and data transmission system. Experience can then be incorporation in development of a 33 kV cable system.. Development and testing of 33 kV cable systems for moored WECs: This project should identify and combine existing cable, bend resistor, device interface and sensor technologies, to best suit the design characteristics of catenary moored WECs. The project should involve dry testing for fatigue and offshore testing for an extended period of time. The intended outcome of the project should be both a proof of concept for the designed cable system, and equally important methods and guidelines for determining the operational environment of cable systems and testing/certification of cable systems. Development of medium voltage 33 kV slip ring systems for WECs: Development of medium voltage 33 kV slip ring systems for WECs: The project should develop and test slip ring systems specifically designed for WECs. The development should focus on the special requirements in the WEC sector as water ingress protection, ruggedness (Stress relief, impact resistance), low cost and low maintains requirements. Technical and Implementation recommendations Power-transmission from floating WEC to sea bed High Priority near term (2015 – 2020) 1. Extensive sea testing with many operational hours 2. 5 year interval between services 3. Optimization of cable designs for reliability and price 4. Show documented progress in design, test and operation 5. Certification of products Common projects: 1. Sensor technology that enables integrity monitoring of cable transmission. Prediction of early failure. 2. Low tension (1 kV) power and data transmission. 3. 33 kV cable system with fiber optic connection. 4. 33 kV slip ring Medium term Priority (2020 – 2025) 1. High level of standardization 2. Proven reliability and economics of operation 3. kWh price drops minimum 50% Longer term Priority (2025 – 2030) 1. Proven reliability and economics of operation 2. kWh price drops minimum 35% ( factor x 3 price drop since early prototypes) Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 15 AP 5 Roadmap for Materials and Components Identify and describe the materials and components for wave energy systems and their current status focusing on the main structures and components of the device. Typical structural materials used in wave energy converters are: 1. Steel & other metals 2. Concrete 3. Composites 4. Flexible materials The critical system requirements for the materials and components to meet the performance targets are set in unit costs, expected lifetime and maintenance costs. The choice of materials and component shall ensure high reliability, survivability and maintainability. Several types of materials can often fulfill the technological targets, but the relations between CAPEX/OPEX are very dependent of the choice of material. Both CAPEX and OPEX are highly dependent of local conditions at the production/deployment site, which means that detailed feasibility studies are necessary in order to make the optimal choice of the structural materials. Collaborative and Individual developments projects A collaborative development and implementation effort started as part of the Partnership for Wave Power will result in a more effective and efficient use of limited investment resources, as results and experience from different approaches are shared in a comparable manner. The shared development approach is crucial – and the public support of the development of one technology that does not share information can be a critical factor (show-stoppers) which will cause the roadmap to fail. Areas such as exotic polymers for Power take-off are not addressed in the roadmap. Technical and Implementation recommendations Materials og components High Priority near term (2015 – 2020) 1. Production of at least 5 different prototypes in small scale for testi g i Da WEC’s sheltered Nissum Bredding test site 2. Testing and demonstration of different materials on these prototypes i.e. steel, concrete, composites 3. Building and running 3 different prototypes in ½ scale suited for Hanstholm 4. Design basis for prototype developments Medium term Priority (2020 – 2025) 1. Development of small array 2. Optimization of structure Longer term Priority (2025 – 2030) 1. Optimization Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 16 References: [1] Bølgekraftteknologi Strategi for Forskning, Udvikling og Demonstration 2012, K. Nielsen, J. Krogh, N. E. H. Jensen, J. P. Kofoed, E. Friis-Madsen, B. V. Mikkelsen, A. Jensen [2] http://ec.europa.eu/maritimeaffairs/policy/maritime_spatial_planning/index_en.htm [3] Ocean Energy: Cost of Energy and Cost Reduction Opportunities, SI Ocean, May 2013; http://www.si-ocean.eu/en/upload/docs/WP3/CoE%20report%203_2%20final.pdf [4] Risø-R-1247(DA) Økonomi for vindmøller i Danmark, Etablerings-, drifts- og vedligeholdelsesomkostninger for udvalgte generationer, Peter Hjuler Jensen, Poul Erik Morthorst, Strange Skriver,Mikkel Rasmussen, Helge Larsen, Lars Henrik Hansen, Per Nielsen og Jørgen Lemming. Forskningscenter Risø, Roskilde,Oktober 2002 [5] Generic WEC System Breakdown, Borna Hamedni, Cocho Mathieu, Claudio Bittencourt Ferreira SDWED, www.sdwed.civil.aau.dk/digitalAssets/97/97538_d5.1.pdf[ [6]Potential opportunities and differences associated with integration of ocean wave and marine current energy plants in comparison to wind energy Grids Jahangir Khan, Gouri S. Bhuyan, and Ali Moshref Powertech Labs Inc March 2009 Final Annex III Technical Report IEA-OES Document No: T0311 http://www.ocean-energy-systems.org/library/oes-reports/annex-iii-reports/document/potential-opportunities-and-differences-associated-with- integration-of-ocean-wave-and-marine-current-energy-plants-in-comparison-to-wind-energy-2009-/ Internal reference documents available for the Partnership [P1] Partnership for Wave Power, Conventions for Roadmaps and Calculations of LCOE, Kim Nielsen [P2] AP 2 Roadmap – forankringssystemer, Internal Partnership report on Moorings, 2014, Henning Pilgaard /Waveenergyfyn, Erik Skaarup/Waveplane, Erik Adam Pedersen/ eaconsult, Kurt Due Rasmussen/Leancon, Anders Køhler/Floating Power Plant [P3] AP 3 PTO Partnerskab November 2014, M. Laurent, Wavestar,P. Resen, K.Due, H. Pilgaard Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 17 Annex 1 Danish Wave Energy Converters Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 18 Introduction and summary This folder includes a state of the art description of the Danish wave energy systems under development. Each system is presented with summery data concerning estimated dimensions for their target design in the North Sea, as well as power matrices of their absorbed and produced power (based on best measured results). Principal data from each device is summarized in table 1 below. The first columns indicate the estimated Technology Readiness Level or development step in the ongoing development process within the Danish Partnership for Wave Power. Based on the methodology developed by energinet.dk a simplified LCOE spreadsheet has been developed by the partnership to help guide and verify the developments into future economic wave power solutions. The results of these calculations are presented at the Partnership meetings for debate and inspiration. Table 4 Summary data concerning the Danish Projects at a location in the central part of the Danish North Sea TRL1 Concept Rated Power kW Load factor (wave) Structure weight [ton] PTO Type Mooring type 7 WaveStar 1000 (+5000 Wind) 28% 1.600 (steel) Oil hydraulic Bottom standing 7 FPP P70 DK version 1500 (+3600 Wind) 25% 2.000 (steel) Oil hydraulic Slack Moored 6 WaveDragon 3200 20% 22.000 (concrete) Overtopping Slack Moored 6 Crestwing 800 18% 400 (steel) Mechanical Slack Moored 5 WavePiston 285 33% 45(composite) Water hydraulic Slack Moored 4 Leancon 4600 22% 1.000 (composite) OWC Slack Moored 4 Weptos 3200 23% 1000 (N/A) Mechanical Slack Moored 4 WavePlane 75 24% 90 (steel) Overtopping Slack Moored 4 Resen 5 49% 1(composite) Mechanical Reactive 4 KNSwing 5000 20% 44.000(concrete) OWC Slack Moored 3 Joltec N/A Gyro Reactive Historic systems 6 PA (2000) 100 12% 50 Oil hydraulic Reactive 7 DWP (1992-96) 100 13% 60 Water hydraulic Reactive 6 Dexa (2008) Oil hydraulic Slack Moored 1 See definitions at the last page Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 19 WaveStar http://wavestarenergy.com/ (Hanstholm project photo 2013) WaveStar has been tested at DanWEC facing the North Sea during 2011 – 2013, at the pier Roshage in Hanstholm. The project has been funded by EUDP and by Forsk-VE. A project-specific support condition was agreed between Wave Star and Forsk-VE – which included a specific target performance curve, leading to full time operation and the production of 41.180 kWh in 2012. The Hanstholm device included two floats of Ø 5 m. In a sea conditions of Hs = 1,6 m the measured average absorbed power from one float was about 15 KW. Dimension (Demonstration version) Wave Star, C6 Demo Main dimension (distance between units) 120 Secondary dimension (length/width) 80 no of "absorbers per unit" 20 Absorber dimension [m] 6 Water depth [m] 20 Main structure Total dry weight [ton] 1600 PTO Rated Power Wave 1000 Rated Power Wind 5000 PTO average efficiency [%] 80% Electrical connection Voltage level [kV] 20 Length [m] 10.000 Mooring, Joints and connectors Mooring type: Fixed bottom standing pile foundations. Power matix (based on best measured ) Target Absorbed Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 5 4 2001 1798 1603 1436 3 1353 1325 1212 1092 985 2 564 704 724 683 627 572 1 88 163 219 243 243 231 216 Electrical Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 0 0 5 0 0 0 4 1000 1000 1000 1000 3 1000 1000 970 874 788 2 451 563 579 546 502 458 1 71 131 175 194 194 185 173 Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 20 Floating Power Plant FPP: http://www.floatingpowerplant.com/ FPP floating power plant transforms wind - and wave energy into electricity at the same time. This will drive the cost of energy down e.g. in respect to O&M. Floating Power Plant has built and successfully completed 4 offshore test with a 37 meter wide scaled model at Vindeby off-shore wind turbine park in 2008 - 2013 in Denmark. A scale Poseidon plant for a Danish site would measure approximate 70 meters depending on wave and wind conditions. In Danish waters the total installed power will be 5.1 MW, including one single center-placed 3.6 MW wind turbine and 1.5 MW wave power. A full scale UK device will have 5 MW wind & 2.6 MW of wave power. Dimension ( Lo a e energy Danish-site version) Floating Power Plant Target Main dimension length [m] 70 Secondary dimension with [m] 70 no of "absorbers per unit" 4 Absorber dimension [m] 15 Water depth [m] 40 Main structure Total dry weight [ton] 2000 PTO Rated wave Power [kW] 1500 Rated Wind Power [kW] 3600 PTO average efficiency [%] 80% Electrical connection Voltage level [kV] 33 Electrical cable Length [m] 750 Mooring, Joints and connectors Torrent mooring Max load [kN] 4000 Target Performance: Target Absorbed Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 4117 4051 5 3563 3571 3524 4 2409 2517 2529 2508 3 1326 1504 1560 1565 1552 2 473 645 709 721 711 695 1 36 92 121 128 124 116 106 Electrical Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 1500 1500 5 1500 1500 1500 4 1500 1500 1500 1500 3 1061 1203 1248 1252 1241 2 378 516 567 577 569 556 1 29 73 97 103 99 92 84 Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 21 WaveDragon www.wavedragon.net Wave Dragon is a floating, slack-moored energy converter of the overtopping type. This means that the waves push water up into a reservoir from where it runs back into the sea through a water turbine. An experimental 1:4 scale prototype connected to the grid was deployed and tested in Nissum Bredning, during 2003 -2010. This long term testing has helped determine the systems availability and power production in different sea states. The energy absorption performance has been independently verified and focus will now be on power production optimization. Dimension (Demonstration version) Wave Dragon 4MW Demo Main dimension (distance between arms) 260 m Secondary dimension (length/width) 150 m no of "turbines per unit" 16 Absorber dimension [m] 260 Water depth [m] 20 - 40 Main structure Total dry weight [ton] 22.000 PTO Rated Power [kW] 4000 PTO average efficiency [%] 80% Electrical connection Voltage level [kV] 10 Length [m] 1.000 Mooring, Joints and connectors Mooring type: Single point mooring Target Performance Absorbed Power kW Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 4000 4000 5 3875 4000 4000 4 2488 3163 3675 3375 3 1225 1538 1850 2275 2025 2 695 825 935 1130 812 337 1 205 292 334 334 380 341 231 Electrical Power kW Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 3000 3000 5 2906 3000 3000 4 1866 2372 2756 2531 3 919 1153 1388 1706 1519 2 521 619 701 848 609 253 1 154 219 251 251 285 256 173 Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 22 Crestwing http://crestwing.dk/ The Crestwing system has been tested at AAU in 2008 and at DHI in 2010. Since 2011 Crestwing has been testing in real sea conditions in scale 1:5 in Frederikshavn. The Crestwing is based on the hinged raft principle. The two pontoons are connected with hinges. The angular rotation around the hinge is activating a push rod which, through a gear turns a generator. The power take off system is developed by Crestwing and placed dry in a large engine room within one of the pontoons. The mooring system based on flexible mooring lines Seaflex is being tested. Dimension (Target version) Crestwing Target Main dimension width [m] 30 Secondary dimension length [m] 80 no of "absorbers per unit" - Absorber dimension [m] - Water depth [m] 45 Main structure Total dry weight [ton] 400 PTO Rated Power 800 PTO average efficiency [%] 90% Electrical connection Voltage level [kV] 1 Electrical cable Length [m] 200 Mooring, Joints and connectors Mooring type: Flexible seaflex triple Max load [kN] 4000 Target Performance: Electrical Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 800 800 5 800 800 800 4 768 768 768 768 3 372 372 372 372 372 2 140 140 140 140 140 140 1 23 23 23 23 23 23 23 Absorbed Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 2418 2418 5 1474 1474 1474 4 853 853 853 853 3 414 414 414 414 414 2 155 155 155 155 155 155 1 26 26 26 26 26 26 26 Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 23 Wavepiston: http://www.wavepiston.dk/index.html The Wavepiston concept is designed to utilize the horizontal oscillating movement of ocean waves into usable energy. Neutral buoyant vertical plates are placed along a submerged pipe – to which pumps are attached. The pumps are activated by the plates and over the stretch of the pipe the pull and push of the plates more or less equals out so the resulting force on the string is small. The fluid in the pumps is sea water and the pressurized fluid will turn a high pressure turbine (100 bar) that drives a generator. Dimension (Target version) Wavepiston Target Main dimension length [m] 600 Secondary dimension with [m] 10 no of "absorbers per unit" 30 Absorber dimension [m] 10 Water depth [m] 25 Main structure Total dry weight [ton] 45 PTO Rated Power [kW] 285 PTO average efficiency [%] 80% Electrical connection Voltage level [kV] 10 Electrical cable Length [m] 1000 Mooring, Joints and connectors 300 m Chain and Drag plate anchors Max load [kN] 4000 Compliance [m] 40 Target Performance: Target Absorbed Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 200 200 5 310 310 310 4 356 356 356 356 3 307 307 307 307 307 2 171 171 171 171 171 171 1 47 47 47 47 47 47 47 Electrical Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 160 160 5 248 248 248 4 285 285 285 285 3 246 246 246 246 246 2 137 137 137 137 137 137 1 38 38 38 38 38 38 38 Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 24 Leancon http://www.leancon.com/ LEANCON was established in 2003 with measurements in own wave flume, at University of Aalborg and off shore in the autumn of 2007 (photo). Leancon is based on the principle of Oscilating Water Collumns OWC’s which in this case is collected to a few turbines via rectifying valves. The only moving parts, besides the 8 turbines and generators, are the valves above the OWC tubes. Energinet.dk has funded to build test and measure the energy production from a s 24 meter wide scale 1:10 model. This will be tested in Nissum Bredning during spring 2015. Hydraulic evaluation of the LEANCON wave energy converter (Scale 1:40) J. P. Kofoed, P. Frigaard, January 2008 Dimension (Target version) Lancon Target Main dimension length [m] 240 Secondary dimension with [m] 110 no of "absorbers per unit" 80 Absorber dimension [m] 6 Water depth [m] 40 Main structure Total dry weight [ton] 1000 PTO Rated Power [kW] 4600 PTO average efficiency [%] 80% Load Factor 22% Electrical connection Voltage level [kV] 33 Electrical cable Length [m] 1000 Mooring, Joints and connectors Max load [kN] 5300 Compliance [m] 50 Target Performance: Electrical Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 0 0 0 0 0 4600 4600 5 0 0 0 0 4320 4320 4320 4 0 0 0 3072 2560 2560 2560 3 0 0 2160 1728 1440 1440 1440 2 0 768 960 768 640 640 640 1 128 192 240 192 160 160 160 Target Absorbed Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 7200 7200 5 0 5400 5400 5400 4 3840 3200 3200 3200 3 2700 2160 1800 1800 1800 2 960 1200 960 800 800 800 1 160 240 300 240 200 200 200 Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 25 Weptos http://www.weptos.com/ WEPTOS (wave energy power take off system) extracts wave energy in a new and innovative manner. The wave energy converter is able to regulate the angle of the V shaped floating construction and thereby reduce the impact during rough weather conditions. The V‐shaped stru ture a sor s the a e e ergy through a line of rotors (Salter Ducks), which each transmits energy to a common axle, directly attached to a generator. This gives a more smooth energy generation, suited for known generator solutions. Weptos have completed test in small scale in AAU 2008, as well as large scale model tests in Spain 2011 (photo) as well as experiments under the Marinet program. Dimension (ref. paper RENEW 2014) N/A Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 26 Resen Waves http://www.resenwaves.com/ The Resen Waves Lever Operated Pivoting Float (LOPF) is based on up tight moored buoy modules. The buoys consist of a float and a water proof arm, with a gear and a generator. One end of the arm is tension moored to the seabed. When waves push or lift the float up and down, the arm turns forth and back and activates the generator. For a 5 kW buoy, the main active dimension of the buoy is 2.4 m and the dry weight is 700 kg. They are designed for full ocean exposure and have excellent survivability in big waves, thanks to the patented LOPF, which means the buoy streamlines itself when exposed to big waves. Even during storms the buoys produce electricity. The buoys can be organized in groups to achieve the desired power level. Courtesy of: www.matthew-oldfield-photography.com Wa e E erg , Le er Operated Pi oti g Float LOPF stud ForskEl Proje t o.: 639 Lu ia Margheriti i Dimension: Resen LOPF Target Main dimension length [m] 2.4 Secondary dimension with [m] 3.6 no of "absorbers per unit" 1 Absorber dimension [m] 2.4 Water depth [m] 45 Main structure Total dry weight [ton] 0.7 PTO Rated Power [kW] 5 PTO average efficiency [%] 80% Electrical connection Voltage level [kV] 1 Electrical cable Length [m] 100 Mooring, Joints and connectors Max load [kN] Compliance [m] Chain [m] Target Performance: Target Absorbed Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 0 0 5 41 41 41 4 35 35 35 35 3 24 24 24 24 24 2 11 11 11 11 11 11 1 2 2 2 2 2 2 2 Electrical Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 0 0 5 5 5 5 4 5 5 5 5 3 5 5 5 5 5 2 5 5 5 5 5 5 1 2 2 2 2 2 2 2 Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 27 WavePlane http://www.waveplane.com/ WavePlane - converts the pulsating waves directly into a swirling rotating flow via large guide vanes without any moving parts. WavePlane has been developed over the years by Erik Skaarup and the largest unit was build and installed outside Hanstholm in 2008. Dimension: Wave Plane Target Main dimension length [m] 20 Secondary dimension with [m] 20 no of "absorbers per unit" 2 Absorber dimension [m] 15 Water depth [m] 15 Main structure Total dry weight [ton] 90 PTO Rated Power [kW] 70 PTO average efficiency [%] 75% Electrical connection Voltage level [kV] 0,4 Electrical cable Length [m] NA Mooring, Joints and connectors Max load [kN] NA Compliance [m] NA Chain [m] NA Target Absorbed Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 120 120 5 120 120 120 4 100 100 100 100 3 70 70 70 70 70 2 40 40 40 40 40 40 1 10 10 10 10 10 10 10 Target performance Electrical Power [kW] Hs\Tz 3 4 5 6 7 8 9 >5.5 0 0 0 0 0 90 90 5 0 0 0 0 90 90 90 4 0 0 0 75 75 75 75 3 0 0 53 53 53 53 53 2 0 30 30 30 30 30 30 1 8 8 8 8 8 8 8 Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 28 KNSwing Development v/Kim Nielsen Principle: The attenuator (ship shaped) wave energy converter is planned to be built in concrete. It consists of a central buoyancy volume and along each side is placed wave energy absorbing elements consisting of Oscilating Water Collumns (OWC) chambers (20 on each side). A 3 meter long experimental model (the picture) has been tested at HMRC under the Marinet program 2013 as a phase 1 project, and the results compared to early experiments known as the I beam Attenuator [http://www.fp7-marinet.eu/access-menu-post-access- reports_KNSWING.html]. The project has further formed the basis for a Bachelor and Master student projects at DTU, MEK. A second phase of Marinet II testing has been carried out in at Queens January 2015. Dimension: KNSwing Target Main dimension length [m] 240 Secondary dimension with [m] 28 no of "absorbers per unit" 40 Absorber dimension [m] 8 Water depth [m] 45 Main structure Total dry weight concrete [ton] 45.000 PTO Rated Power [kW] 6000 PTO average efficiency [%] 80% Electrical connection Voltage level [kV] 1 Electrical cable Length [m] 200 Mooring, Joints and connectors Max load [kN] 8200 Compliance [m] 50 Performance Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 29 PA Point absorber, Ramboll, (Kim Nielsen) Principle: The float is moved up and down by the waves relative to a gravity/suction cup based seabed structure. This relative motion activates a hydraulic PTO including a hydraulic piston that drives a hydraulic motor that drives a generator. In the hydraulic system is included accumulators that smooth out the pulsating energy from the waves. A synthetic rope is inserted between the hydraulic piston pump and the seabed. Status: During the period survival experiments at DMI juli 1998, power production and experiments in scale 1:10 at DMI June 1999 Testing with Hydraulic PTO was tested in scale 1:4 at DTU (dry test) and in the flume at DMI spring 2001 followed by a feasibility study of a 100 MW plant in the North sea of Denmark. Main data: Water depth: 50 m Diameter: 10 m Height: 2.5 m Float volume: 200 m3 Weight of float: 50 ton Submerged weight of seabed structure: 100 ton Material Choice: Steel: 60 ton Ballast concrete 90 ton Power take-off: Hydraulisk ( 65 %) Rated Power electrical: 80 kW (120kW abs) Average Energy Production: 190.000 kWh Electrical - produktion: 116.000 kWh Mooring system: Tight moored Max mooring load: 4.500 kN Rapports: Point absorber optimering og design, overlevelsesforsøg, April - November 1998. Point absorber, on the optimization of wave energy conversion, July 1999. Point Absorber Phase 3, Durability testing in Nissum Bredning, RAMBØLL Project report. January 2000 POINT ABSORBER TEST IN SCALE 1:4 WITH HYDRAULIC MOTOR, June 2001 Point absorber feasibility and development requirements, November 2001 Områder som kræver fortsat udvikling: • E d-stop component • H drauli i ter o e tion of several units • Power transmission Danish Wave Energy Programme ENS Period:1998-2000 Funding: DDK. 2.415.000 Test facilitets DMI, Nissum Bredning, DTU Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 30 Danish Wave Power, Point absorber (Kim Nielsen) Principle: The float is moved up and down by the waves relative to a gravity/suction cup based seabed structure. This relative motion activates a water hydraulic PTO including a hydraulic piston that drives a Kaplan Turbine that drives a generator. The hydraulic system includes an accumulator that smooth out the pulsating energy from the waves. A synthetic rope is connecting the piston to the float. History: DWP tested in two periods at Hanstholm – 1992 was a 45 kW unit of 600 ton placed on 30 meter deep water outside Hanstholm – this was followed by a much smaller scale 1:4 experiment with a 2.5 meter diameter float connected to a sebased pump on 25 meter deep water. During the second operating period data over a six month period was obtained on performance and survival loads at Hanstholm in the North sea of Denmark. Ref. http://www.waveenergy.dk/files/hanstholmfase2B.pdf Main data: Water depth: 50 m Diameter: 10 m Height: 2.5 m Float volume: 200 m3 Weight of float: 50 ton Submerged weight of seabed structure: 100 ton Material Choice: Steel: 60 ton Ballast concrete 90 ton Power take-off: Hydraulisk ( 75 %) Rated Power electrical: 100 kW Mooring system: Tight moored Max mooring load: 4.500 kN Performance of Flat point absorbers Scaled up to float Diameter = 10 meter 0 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6 Hs [m] Power [kW] 1:10 HP Imperical DWP 1:4 1:4 HP Linear theory Partnership for Wave Power - Roadmaps ͟͢͠͞-ͣ͟ 31 Technology Readiness Levels in the European Commission (EC) Technology Readiness Level Description TRL 1. basic principles observed TRL 2. technology concept formulated TRL 3. experimental proof of concept TRL 4. technology validated in lab TRL 5. technology validated in relevant environment (industrially relevant environment in the case of key enabling technologies) TRL 6. technology demonstrated in relevant environment (industrially relevant environment in the case of key enabling technologies) TRL 7. system prototype demonstration in operational environment TRL 8. system complete and qualified TRL 9. actual system proven in operational environment (competitive manufacturing in the case of key enabling technologies)