Meren muuttaminen “vihreäksi” hyödyntämällä aallovoimaa

Suuri osa planeettamme pinnasta on peittynyt merillä, jotka tuottavat puolet tarvitsemastamme hapesta. Tämä osoittaa, kuinka elintärkeitä meret ovat selviytymisellemme. Mutta se ei ole kaikki.

Nykymaailmassa, jossa ympäristöasiat ovat huolenaiheemme kärjessä, pyrkimys muuttaa jalanjälkeämme maapallolla ulottuu myös laajoihin ja voimakkaisiin meriä. Tässä kohtaa aallovoiman hyödyntäminen nousee kestävyyden saavuttamisen keinoksi, lupaten vihreämmän tulevaisuuden merillemme.

Meren aallot tarjoavat suuren, puhtaan energialähteen. Hyödyntämällä lämpötilaeroa lämpimän pintaveden ja viileämpien syvän veden välillä voimme tuottaa valtavia määriä puhdasta energiaa ja täyttää maailman energiatarpeet.

Lisäksi nämä aallot kuljettavat energiaa koko päivän, ympäri vuoden, tarjoten ehtymättömän resurssin, josta voidaan tuottaa sähköä.

Yhdysvaltain energiainformaatioviraston mukaan Yhdysvaltojen rannikkoalueiden aallot voivat tuottaa yli puolet (noin 64 %) maan sähkönkulutuksesta. Tämä on syy siihen, miksi maat ympäri maailmaa kehittävät ahkeraa aallovoimaa. (BSIN )

Mikä on aallovoima ja miten se toimii?

Uusiutuvista energialähteistä olemme kaikki kuulleet aurinko- ja tuulivoimasta, mutta aallovoimasta vähemmän, vaikka sillä on potentiaali olla suurin energialähde meriltä. Joten, mitä se on?

Aallovoima on uusiutuva energiamuoto, joka hyödynnetään luonnonvaroista aaltojen liikkeen avulla. 

Sen toiminta perustuu siihen, että ilman lämpötilojen erot aiheuttavat ilman liikkumisen kuumemmista kylmempiin alueisiin, mikä tuottaa tuulia, jotka kulkeutuessaan meren pinnan yli luovat aaltoja. Aallot synnyttävät kineettistä energiaa, eli liikunnasta syntyvää energiaa. Tämä liike voidaan hyödyntää turbiinien pyörittämiseen, jotka puolestaan tuottavat sähköä. 

Toisin kuin vuorovesivoima, joka syntyy kuun gravitaatiovoimasta ja hyödyntää vuorovesien nousu- ja laskuvaiheita, aallovoima käyttää pinnan veden ylös- ja alaspäin liikettä, joka tuottaa vuorovesiä.

Samoin kuin aurinko- ja tuulivoima, aallovoima on uusiutuva energialähde. Siksi sitä voidaan käyttää vaihtoehtona fossiilisten polttoaineiden, kuten öljyn tai hiilen, tuottamalle energialle, jotka ovat rajallisia ja vapauttavat haitallisia hiilidioksidipäästöjä, tehden aalloista ympäristöystävällisen vaihtoehdon. 

Lisäksi, sillä on suurin tiheys verrattuna muihin uusiutuviin energialähteisiin, kuten geotermiseen energiaan ja biomassaan, aallot tarjoavat paljon suuremman potentiaalin energian resilienssiin. Tämä runsas energialähde voidaan myös ennustaa tarkasti etukäteen.

Kuitenkin se ei ole ongelmaton. Suuri ongelma aallovoimassa, kuten muissakin luonnonvaroissa kuten aurinko- tai tuulivoimassa, on se, että tuotettavan energian määrä riippuu aaltojen koosta, korkeudesta, nopeudesta, pituudesta ja tiheydestä. Lisäksi kaikki nämä tekijät voivat olla arvaamattomia, mikä lisää haasteita. 

Toinen haaste aallovoimassa on se, että alan kehitys on kaukana muiden uusiutuvien energioiden takaa. Toinen este on suurimpien aallovoimalaitosten pieni koko, mikä tekee niistä sopimattomia suurten rakenteiden energianlähteiksi.

Lisäksi koko prosessi on kallis, rakennusten ja laitosten rakentamisesta ja ylläpidosta infrastruktuurin hallintaan, mukaan lukien turbiinit, kaapelit ja muut. Tämä infrastruktuuri saattaa myös vahingoittaa merielämää. Lisäksi sen on kestettävä luonnonvoimia, mikä nostaa kustannuksia ja luo haasteita alan kehitykselle.

Mutta nyt, teknologian kehitessä, tutkijat, asiantuntijat, tiedemiehet ja yritykset etsivät innovatiivisia menetelmiä aallovoiman hyödyntämiseen merestä. Ottaen huomioon tämän energian potentiaalin ja nousevat öljy- ja kaasuhinnat, maat ympäri maailmaa kehittävät myös merien energiajärjestelmiä ja kannustavat niiden käyttöä ystävällisten politiikkojen, investointien, sopimusten, rahoituksen, kannustimien ja koulutuksen avulla.

Aallovoiman hyödyntäminen

Aallovoiman hyödyntämiseen merestä ja sen muuntamiseen sähköksi käytetään aallovoiman muuntajalaitteita, joissa eri tuotteet käyttävät erilaisia lähestymistapoja tämän saavuttamiseksi. Jotkut laitteet sijaitsevat juuri veden pinnan alapuolella, toiset on ankkuroitu merenpohjaan, kun taas jotkut voivat käyttää täysin erilaista tekniikkaa, kuten ohjata aallot kapean kanavan läpi turbiinin voimanlähteeksi.

Katsotaanpa, miten tätä tehdään. Yksi yleisimmistä aallovoiman teknologioista on pisteabsorberit, jotka hyödyntävät kelluvia kellukkeita tai ankkoja, jotka sijoitetaan syvemmälle veteen merenpohjalle absorboimaan energiaa aaltojen liikkeen kautta. 

Samaan aikaan värähtelevä aallonpurkausmuunnin kanavoi energiaa värähtelevän lapun avulla ja pidetään matalassa vedessä, toisin kuin värähtelevä vesikolumni, joka on puoliksi upotettu ja käyttää ilmuturbiinia energian tuottamiseen. 

Sitten on aallonvaimentimia, jotka koostuvat sarjasta sylinterimäisistä osista, jotka on yhdistetty joustavilla nivelillä. Nämä laitteet ovat osittain upotettuja ja kulkevat aallon suuntaisesti. Ylivuotolaitteet tai “spill-over” -laitteet puolestaan käyttävät rampeja, jotka ovat kohtisuorassa aaltoja vastaan. Nämä laitteet toimivat pumppuina ja tarjoavat vakaan energiansyötön turbiineille.

Alan edistyminen on saanut tutkijat kehittämään uudenlaisen aallonpohjaisen propulsiojärjestelmän (WDP) voimalaivoihin. Tämä menetelmä pyrkii saamaan enemmän tehoa aalloista ja vähentämään kasvihuonekaasupäästöjä meriteollisuudessa. Tähän tarkoitukseen Cranfieldin yliopiston tiimi kehitti yksinkertaistetun version valaan pyrstön liikkeestä laivan voimalaitteeseen. Tätä teknologiaa voidaan käyttää pienissä miehittämättömissä aluksissa sekä hybridipropulsiojärjestelmissä.

Merialue on myös hyödyntänyt tekoälyä (AI) ympäristön suojelemiseksi sekä offshore-aallovoimalaitteiden negatiivisten vaikutusten vähentämiseksi navigoinnissa. Esimerkiksi AI-pohjaiset järjestelmät tarjoavat reaaliaikaista dataa ja jatkuvaa valvontaa merireiteillä, lisäten tehokkuutta ja turvallisuutta meritoiminnoissa.

Nämä järjestelmät ovat vasta alkua; tulevaisuudessa, kun tutkimus, investoinnit ja kehitys lisääntyvät, kehittyneemmät järjestelmät auttavat tarjoamaan puhdasta energiaa paitsi paikallisille yhteisöille myös auttavat maita rakentamaan suuria, hiilivapaita energiajärjestelmiä suurten väestötarpeiden täyttämiseksi.

Klikkaa tästä saadaksesi luettelon kymmenestä parhaasta uusiutuvan energian osakkeesta.

Parhaat aallovoimaa hyödyntävät yritykset

Useita yrityksiä kehittelee ratkaisuja aallovoiman hyödyntämiseksi meristä. Tarkastellaanpa joitakin merkittävimmistä ja niiden teknologioita:

#1. Ocean Power Technologies, Inc. (OPTT)

Vuonna 1984 perustettu, Yhdysvalloissa toimiva, julkisesti noteerattu yhtiö on erikoistunut merivoimaan ja offshore-viestintätuotteisiin. Hyödyntäen patentoituja teknologioitaan, kuten PowerBuoy ja Wave Adaptive Modular Vessel (WAM-V) — autonominen alus — se on erinomainen meridatan keruussa ja raportoinnissa.

Tällä hetkellä yhtiön markkina-arvo on 20,875 miljoonaa dollaria. Sen osakkeet, jotka käyvät kauppaa hintaan 0,355 $, ovat laskeneet yli 21 % tänä vuonna. Taloudellisesti se raportoituu 3,28 miljoonan dollarin liikevaihdolla viimeisen kahdentoista kuukauden (TTM) aikana, EPS (TTM) -0,49 ja P/E-luku (TTM) -0,73.

Erityisesti yhtiö on johtava patenttihakija aallovoiman muuntajissa. Se on tehnyt yhteistyötä Yhdysvaltain sisäisen turvallisuuden tutkimus- ja kehitysosaston, HS-S&T:n, kanssa merialueen tietoisuusantureiden (MDA-S) parissa. Marraskuun 2023 haastattelussa toimitusjohtaja Philipp Stratmann ilmaisi luottamuksensa Ocean Powerin kannattavuuspotentiaaliin vuoteen 2025 mennessä korostaen sen sitoutumista liikevaihdon kasvuun.

#2. AW-Energy

Tämä suomalainen aallovoimayritys perustettiin vuonna 2002, ja se on kerännyt yhteensä 28,4 miljoonaa dollaria. Hyödyntääkseen meren aallovoimaa AW-Energy on kehittänyt patentoituja järjestelmän nimeltä WaveRoller, jossa upotettu paneeli liikkuu edestakaisin aaltojen liikkeen mukana ja tuottaa sähköä.

WaveRoller-yksikkö toimii lähellä rannikkoa ja pysyy pääosin upotettuna vuorovesiolosuhteista riippuen. Yksikön teho on 350 kW–1000 kW, ja laite siirtää tuotetun sähkön alikuormakablon kautta sähköverkkoon.

Viime aikoina yhtiö on allekirjoittanut yhteistyösopimuksen (MoU) Kaoko Green Energy Solutionsin kanssa saadakseen energiaa Namibian 1 300 km pitkältä rannikkolta, joka on “tunnettu optimaalisesta batymetriastaan ja aalloistaan.” Pilottihankkeen arvioitu kustannus on alle 1 miljoona dollaria, sisältäen viiden WaveRoller-X-laitteen käyttöönoton puhtaiden ja edullisten energialähteiden toimittamiseksi alueen yhteisöille. Lisäksi AW-Energy on ollut ensimmäinen aallovoiman teknologian kehittäjä, joka on liittynyt Halliburton Labs Clean Energy Accelerator -ohjelmaan tänä vuonna.

#3. CorPower Ocean

Vuonna 2009 perustettu CorPower Ocean on ruotsalainen aallovoimayritys, joka on kerännyt 40,7 miljoonaa dollaria kaupallistaakseen innovatiivisia aallovoimateknologioita. Yhtiön patentoitu järjestelmä, Wave Energy Converter (WEC), käyttää kelluvaa laitetta, joka heiluilee meren aaltojen mukana tuottaen sähköä.

“Johdonmukaisen ja täydentävän tuotantoprofiilinsa ansiosta aallovoima auttaa täyttämään tuulen ja auringon energiavajeita ja tuo vakautta täysin uusiutuvilla energialähteillä toimivalle tulevaisuudelle.”

– sanoo Patrik Möller, CorPower Oceanin toimitusjohtaja

Hän lisäsi myös, että tämä energia voi edelleen “auttaa lopettamaan riippuvuuden fossiilisista polttoaineista.”

Viime kuussa yhtiö asensi C4-aallovoimalaitteensa Portugaliin, kestäen ‘punaisen hälytyksen’ 18 metriä korkeita aaltoja. C4-laite, jonka teho on 300 kW, on kestänyt monia myrskyjä viime kuukausina CorPower Oceanin “ainutlaatuisen myrskysurvival-tilan” ja kehittyneen vaiheohjausteknologian ansiosta. Yhtiö on myös allekirjoittanut MoU:n AltaSean kanssa aallovoiman käyttöönotosta Los Angelesin satamassa. Tämä tapahtuu, kun Yhdysvallat edistää uusia uusiutuvan energian lähteitä, ja Kalifornia hyväksyi lain aallovoiman käyttöönotosta.

#4. Marine Power Systems

Tämä Yhdistyneessä kuningaskunnassa toimiva aallovoiman muuntajajärjestelmien tarjoaja tarjoaa useita tuotteita, mukaan lukien DualSub, joka tuottaa energiaa sekä tuulesta että aalloista, kelluva tuulivoimalaitos nimeltä WindSub ja WaveSub aallovoiman tuottamiseen. Yli vuosi sitten MPS yhdisti voimansa Simply Blue Groupin kanssa asentaakseen useita tuuliturbiineja kelluvalle alustalleen 60–100 metrin syvyyksillä tuottaen 100 MW.

Muutama kuukausi sitten Marine Power Systems (MPS) solmi kumppanuuden Baker Hughesin kanssa toimittaakseen tukijärjestelmiään alivalaisessa ympäristössä. Ennen sitä se teki yhteistyötä Plataforma Oceánica de Canarias (PLOCAN) kanssa asentaakseen PelaFlexin, kelluvan offshore-tuulijärjestelmän Gran Canarian kaakkoisrannikolle. 

MPS:n toimitusjohtajan Gareth Stockmanin mukaan yhtiön joustava kelluva offshore-tuulialustan teknologia on suunniteltu optimoimaan paikallisen sisällön toimitus hajautetun logistiikkamallin avulla. Tämä auttaa minimoimaan kustannuksia ja maksimoimaan paikalliset taloudelliset hyödyt samalla kun se nopeuttaa teollisen mittakaavan farmien kehittämistä.

#5. Carnegie Clean Energy Limited (CCE)

Tämä Australian pörssissä noteerattu yhtiö keskittyy aallovoiman sekä aurinko- ja energian varastointihankkeiden kehittämiseen. Carnegie hyödyntää myös viimeisimpiä AI- ja sähkökonetekniikan edistysaskeleita hallitakseen aallovoiman keräyslaitettaan ja tuottaakseen sähköä. 

Carnegeen osakkeet käyvät tällä hetkellä hintaan 0,05 AUD, laskien 47 % viimeisen vuoden aikana. Sen markkina-arvo on 16,27 miljoonaa dollaria ja yritysarvo 14,38 miljoonaa dollaria, ja sillä on tällä hetkellä 10,53:n trailing P/E-luku.

Kun tarkastellaan yhtiön tuotteita, sen painopiste on upotetussa pisteabsorber-tyyppisessä aallovoimateknologiassa nimeltä CETO. Tässä patentoidussa teknologiassa upotetut kellukkeet on kytketty pumppuihin, jotka ohjaavat korkeapaineista vettä maalla oleviin turbiineihin, tuottaen sähköä. Tänä vuonna yhtiö on allekirjoittanut monimiljonaisen sopimuksen CETO-aallovoimateknologian käyttöönotosta Euroopassa, jonka odotetaan olevan toiminnassa vuoteen 2025 mennessä.

#6. Eco Wave Power (WAVE)

Toinen pörssissä noteerattu yritys on Ruotsissa toimiva Eco Wave Power, joka kehittää teknologiaa puhtaan sähkön tuottamiseksi meriaaltojen avulla. Uusiutuvan energian yhtiön tuotteet sisältävät automaattisen ohjausjärjestelmän, joka reagoi kellukkeiden nousuun ja laskuun.

Vuoden 2023 kolmannella neljänneksellä Eco Wave Power raportoi onnistuneesta EWP EDF One -projektin liittämisestä Jaffan satamassa kansalliseen sähköverkkoon, aloittaen ensimmäisen Yhdysvalloissa sijaitsevan projektinsa asennuksen Los Angelesin satamassa, sai sääntelyhyväksynnän ensimmäiselle megawattille (MW) Porton kaupungissa ja voitti 1,83 miljoonan dollarin avustuksen. 

Vuoden ensimmäisen yhdeksän kuukauden aikana yhtiö raportoi liikevaihdoksi 27 000 $ ja nettotulokseksi 802 000 $. Eco Waven käyttökulut olivat kyseisenä aikana 1,9 miljoonaa $, kun taas nettotappio oli 1 052 000 $. Lisäksi se päätti jakson 3,7 miljoonan $ käteisellä ja käteismuodollisilla varoilla sekä 5,1 miljoonan $ lyhytaikaisilla pankkitalletuksilla. Tällä hetkellä sen osakkeet käyvät hintaan 1,62 $, laskien 45,57 %, 52 viikon alimmillaan 1,43 $ lokakuun lopussa 2023 ja 52 viikon huippuarvolla 4,79 $ joulukuussa 2022.

#7. Oscilla Power

Tämä Yhdysvalloissa toimiva aallovoiman muuntajalaite on aloittanut 1:6 mittakaavaversiolla 1 MW Triton-aallovoimalaitteestaan, mikä vähentää merkittävästi Oscillan hyötyskaalan järjestelmän riskejä. Yhtiön mukaan tämä askel merkitsee suurta edistysaskelta kohti “vähähiilistä tulevaisuutta.” Oscilla Powerin Triton-C on yhteisötason, rengasmuotoinen, 100 kW:n tehoinen aallovoimalaitte, joka on testattu menestyksekkäästi Havaijilla.

Lopulliset ajatukset

Meriemme ovat laajat ja tarjoavat hyödyntämättömän puhtaan ja luotettavan energialähteen. Tämän energialähteen valtava potentiaali ja fossiilisten polttoaineiden niukkuus ajavat aallovoiman hyödyntämistarvetta. Vaikka onkin useita haasteita, jotka on voitettava energian täysimääräisessä hyödyntämisessä, aallovoimalla on merkittävä potentiaali. Siirtyessämme kohti kestävämpää tulevaisuutta se voi näytellä keskeistä roolia maailman energiansaannissa. (BKR )

Klikkaa tästä saadaksesi tietää, miltä tulevaisuuden energiamme sekoitus näyttää.