CorPower Oceans C4-enhet har nu testats i kommersiell skala på den exponerade testplatsen i Atlanten och har visat sig ha en unik förmåga att ställa in och ställa om efter varierande havsförhållanden, vilket begränsar responsen på extrema stormvågor (upp till 18,5 m) medan den förstärker rörelse och kraftupptagning i vanliga vågor med ny fasstyrningsteknik.

Utvecklingen utgör en avgörande milstolpe för vågenergin och tar itu med de två stora hinder som hittills har hämmat den kommersiella användningen - överlevnadsförmåga och effektiv kraftgenerering under normala havsförhållanden.

Inflexionspunkten ger en tydlig signal om att vågenergin är redo för ett brett införande.

Sedan installationen i augusti 2023 har alla viktiga aspekter av C4-systemets funktioner nu framgångsrikt verifierats, inklusive elexport till nätet, automatiserad styrning och övervakning av systemet samt säkra drifts- och underhållsmetoder (O&M).

De insamlade uppgifterna möjliggjorde kalibrering av den digitala tvillingen, en omfattande numerisk modell som används för att förutsäga systemets beteende. Uppmätta rörelse- och effektdata från maskinen som drivs med en ny "WaveSpring"-fasreglering har något överträffat den digitala tvillingens förutsägelser för de maskininställningar som använts. Den första driftfasen har framgångsrikt avslutats genom att C4-enheten har kopplats bort och bogserats tillbaka till CorPower Oceans landbas i Viana do Castelo för sin första planerade underhållscykel. Denna demonstration av effektiva O&M-metoder är ett viktigt mål för C4-utbyggnadsprogrammet, för att stödja uppskalning till storskaliga vågkraftsparker i framtiden.

Efter att den första kontroll- och underhållscykeln på land har slutförts kommer C4 att återplaceras på Agucadoura-anläggningen, och demonstrationsprogrammet kommer att fortsätta. Ytterligare information om resultaten från den första fasen av C4-driften ges nedan.


Överlevnadsförmåga vid storm

C4 WEC:s överlevnadsförmåga har verifierats genom att klara fyra större stormar, med bekräftelse på förmågan att återuppta driften och exportera el till elnätet efter varje storm. CorPower C4 fungerar tillförlitligt genom stormarna Babet och Aline (corpowerocean.com). Den mest energiska perioden upplevdes den 4 november då stormen Domingos skickade svallvågor till platsen med våghöjder på upp till 18 meter.5 m, vilket rapporterades av Portugals hydrografiska institut som ett historiskt rekord för den norra regionen. CorPower C4 satte ett nytt rekord för överlevnad i stormar (corpowerocean.com)

CorPower Ocean och dess partners inom Pilot Access Program (PAP) har kunnat verifiera designprinciperna för robust drift i extrema vågor som erbjuds av Survival-läget i CorPower C4-enheten. I det avstämda Survival-läget, som är systemets naturliga tillstånd, visade enheten en mycket liten respons på inkommande vågor trots att WEC-skrovet regelbundet under dessa stormar blev helt nedsänkt under vågtoppar. I diagrammet nedan visar den blå kurvan den våghöjd som uppskattats av ombordsensorer den 4 november 2023, med vågor upp till 18,5 m, där den gröna kurvan visar maskinrörelsen som uppmätts av växellådans kodare till några decimeter som mest.

Den låga maskinrörelsen (decimeterintervall) i dessa extrema vågor bekräftar effektiviteten hos den förinställningsprincip som används i överlevnadsläget, med nästan två storleksordningar mindre maskinrörelse jämfört med de infallande vågorna. Verifieringen av den mycket låga responsen på stormvågor ses som ett av de viktigaste resultaten av C4-demonstrationen i havet hittills. Överlevnadsförmåga vid storm har historiskt sett varit en av de största utmaningarna för vågenergianordningar.


Inställd drift

Resultaten för överlevnadsförmåga kan jämföras med uppmätta data med C4 i ett inställt läge där upp till 3 m maskinrörelse har observerats i 1 m infallande vågor. Genom att aktivera WaveSprings fasstyrningsteknik börjar systemet oscillera i fas med vågorna, vilket har bekräftats kraftigt förstärka maskinens respons på de infallande vågorna.


Tuning och detuning - en nyckelfunktion för konkurrenskraftig vågenergi

Förmågan att ställa in och ställa om enheten efter havsförhållandena, begränsa responsen på stormar och förstärka rörelsen och kraftupptagningen i vanliga vågor, har tydligt demonstrerats under C4:s driftperiod i Agucadoura. Verifieringen av den förstärkta rörelsen och kraftupptagningen med hjälp av fasstyrningssystemet ses som ett viktigt resultat av demonstrationsprojektet HiWave-5.

Funktionen för tuning och detuning i CorPower Oceans WEC kan jämföras med vindturbiner, där alla moderna turbiner har en funktion för att vinkla bladen för att anpassa responsen till vindförhållandena, begränsa belastningen i stormar och optimera avkastningen under normala förhållanden. Vi tror att en liknande funktion för vågenergi är nyckeln till att göra den till en tillförlitlig och konkurrenskraftig källa till ren energi.


Kraftprestanda

Under driftsättningsperioden har det primära fokuset varit att verifiera säker och tillförlitlig drift under alla havsförhållanden och att noggrant testa varje systemfunktion. Enheten har körts med begränsade rörelseområden, vilket ger extra säkerhetsmarginaler genom att begränsa den maximalt tillåtna hastigheten och maskinens slaglängd, och en robust men enkel effektregulator har använts för att styra maskinen under större delen av perioden. Kraftexport upp till 600 kW toppeffekt har registrerats.

Konfigurationen av den elektriska drivlinan har visat sig begränsa toppeffekten till cirka 600 kW. Under den första underhållscykeln på land planeras justeringar av drivlinan, i syfte att öka effektkapaciteten till 850 kW. På grund av det begränsade rörelseutrymmet och effektbegränsningen till 600 kW har den avstämda driften begränsats till måttliga havsvattenstånd under denna första driftsperiod. I de farvatten där avstämd drift kunde verifieras har den uppmätta effekten något överstigit förutsägelserna från den digitala tvillingen med samma maskininställningar.


Kalibrering av den digitala tvillingen

Den digitala tvillingen (en detaljerad numerisk modell) av systemet har kalibrerats med hjälp av uppmätta data om rörelse, effekt och intern maskindynamik. Kraftomvandlingskedjan har visat sig vara korrekt representerad, med en nära matchning mellan uppmätta och simulerade data, med en typisk passningsgrad i intervallet 96-99%. Detta indikerar att kraftuttagskomponenterna är korrekt representerade, med lämpliga förluster och effektivitetskartor. De hydrodynamiska modellerna har visat sig något underskatta kraftabsorptionen från havsvågor i WEC-skrovet, vilket har lett till att uppmätt rörelse och kraft i havet något överstiger förutsägelserna från den digitala tvillingen, för de uppmätta havstillstånden och de specifika maskininställningar som används. Justeringar av icke-linjära korrektionsfunktioner i den hydrodynamiska modellen kan förväntas framöver, baserat på uppmätta data och ytterligare information från pågående forskning om icke-linjär hydrodynamik i samarbete med ledande akademiska grupper.


Fjärrövervakning och fjärrkontroll

Funktionerna för fjärrövervakning och fjärrstyrning har verifierats från CorPower Oceans kontrollcenter. C4-systemet övervakades inledningsvis dygnet runt av operatörer, vilket senare kunde minskas till periodiska incheckningstillfällen i takt med att driftsättningsprogrammet fortskred och övervakningssystemet skickade larm till operatörerna vid händelser som krävde uppmärksamhet.


UMACK-ankaret

Det första UMACK-ankaret i kommersiell skala som utvecklats av CorPower Ocean i samarbete med europeiska partners installerades i Agucadoura med en sandig havsbotten på 45 meters djup. Mer information om denna geotekniska innovation finns här CorPower Oceans kommersiella UMACK-ankare utplacerat. Under den första driftscykeln, med C4-enheten ansluten till UMACK-ankaret, verifierades stabil stationshållning.


Drift och underhåll (O&M)

Metoderna för bogsering och anslutning av C4-systemet demonstrerades framgångsrikt i augusti 2023 CorPower Ocean's Wave Energy Converter Deployed i Portugal. Efter detta kunde metoderna för bemannad offshore-åtkomst till systemet granskas och godkännas av säkerhetsgranskare från tredje part, vilket därefter har gjort det möjligt för CorPower Oceans tekniker att få tillgång till maskinen på plats för att utföra interna inspektioner och mindre ingrepp.

Efter slutförandet av testfallen i den första driftsättningsfasen har metoderna för att frigöra och bogsera tillbaka enheten för en planerad kontroll- och underhållscykel på land framgångsrikt demonstrerats. Frigöringsprocessen omfattar fjärrmanövrering av en snabbkoppling som sitter mellan botten av förankringssystemet och UMACK-ankaret, vilket gör att enheten kan komma upp till ytan. Driftsperioden har gett värdefulla lärdomar om O&M-metoder för effektiv drift till låg kostnad av storskaliga vågkraftsparker i framtiden.


Nästa steg

C4-systemet genomgår nu en planerad kontrollsekvens på land. Justeringar och uppgraderingar kommer också att utföras baserat på lärdomarna från den första driftcykeln. När detta är klart kommer systemet att återinstalleras i Agucadoura och genomgå en uppstartsfas för att demonstrera full effektkapacitet inklusive ytterligare utveckling av kontrollmetoder. När driftsättningsprogrammet har slutförts kommer en Power Performance Assessment-fas att inledas i enlighet med IEC/TS 62600-100-standarden.