Wave-to-wire Modelling of Wave Energy Converters: Critical Assessment, Developments and Applicability for Economical Optimisation

Med den industrielle udvikling efter 1769, tidspunktet hvor James Watt tog patent på dampmaskinen, er der opstå et økonomisk, politisk, miljømæssig og energimæssig krise – hvad enten man anser denne for antagelig eller reel. Svaret på spørgsmålet ”hvordan løser man disse problemer?” er en kompliceret og ufuldendt diskussion, men med introduktionen af vedvarende energiproduktion, er der givet et bud på, hvordan man til dels kan løse disse problemer. Bølgeenergi er en uudnyttet vedvarende energikilde, som har potentiale til at bidrage betydeligt til fremtidens blandede energiforsyning. Dog har bølgeenergisektoren endnu ikke udbudt denne mulighed på markedet grundet en række tekniske og ikke-tekniske årsager. Disse kan mest effektivt opsummeres ved at på pege produktionsudgifterne som opstår ved brug af de forskellige energitransformatorer: Sammenlignet med andre vedvarende energiteknologier, er produktionsudgifterne stadigt betydeligt højere, når man udnytter energi fra havets bølger. Hvis man bliver ved denne sammenligning, er det også vigtigt at være opmærksom på, at der ikke er en klar frontløber i bølgeenergisektoren, hvilket gør at indsats og finansering spredes over et bredt felt.

For at kunne bidrage til en effektiv udvikling og analyse af bølgeenergikoncepter og dermed bidrage til en acceleration af hele sektorens fremgang mod kommercialisering, er det nødvendigt med et effektivt og på lideligt wave-to-wire værktøj, som er generelt anvendeligt. En wave-to-wire model identificerer relationen mellem en energikilde på et bestemt sted og enhedens forventede produktion. Sidstnævnte er udtrykt i form af elektricitet, der leveres til elnettet. Modellen skal kunne give et groft billede af den faktiske status af sektoren og dens potentiale, og senere bruges til at finde frem til de mest lovende koncepter.

På et makroniveau kan arbejdet fordeles på to hovedindsatser.

Først skal komplementaritet mellem numerisk simulation og eksperimentel erfaring fremhæves, hvilket mest effektivt kan opsummeres som: Pålidelig model. Numeriske modeller er i sig selv meningsløse men lette at manipulere, hurtige og relativt billige, hvor fysiske modeller er komplekse, langsomme og dyre, men realistiske hvis implementeret i tilstrækkelig grad. Siden der ikke er et faktisk behov for ”noget nyt” men snarere ”at få det bedste ud af hvad vi har”, er den anvendte numeriske model udelukkende baseret på veletablerede metoder. Eksperimentel data bliver anvendt som verifikation til at styre retningen af den numeriske udvikling.

Dernæst, kaste lys på hvad der bør være målet for sektoren: Minimering af de samlede energiomkostninger. To forskellige teknikker til at reducere omkostningerne er sammenlignet: Den første maksimerer systemomsætning (indkomst) ved at ændre på kontrolstrategien, mens den anden udvider de første metoder ved at tilføje et straf baseret på kontrolstrategiens indflydelse på det strukturelle design. Begge modeller er igen baseret på veletablerede eller standardiserede teknikker.