Kilde: SMB France

Kunstige muskler skal høste bølgeenergi

tirsdag 26 sep 17
|
af Lonnie Moldt Jørgensen

Kontakt

Anne Ladegaard Skov
Lektor
DTU Kemiteknik
45 25 28 25

Fakta om WEC projektet

Dielektriske elastomere besidder stort potentiale som energihøstere i kraft af deres fantastiske egenskaber. De er både lette og fleksible, og så bliver energien transformeret direkte fra mekanisk energi til elektrisk energi. Problemet er at disse elastomerer har lav energitæthed, hvilket betyder at de ikke kan generere nok strøm. Formålet med Dielectric elastomers for Wave Energy Converters (WEC) projektet er at udvikle bedre elastomerer med højere energitæthed og anvende disse som bølgeenergitransformere.

Projektet er finansieret af SBM France og blev afsluttet i foråret 2017.

Elastomerer

Elastomerer er en type plast som er kendetegnet ved at være elastiske. Ved blot den mindste kraft, kan de deformeres, dvs. ændre form. Elastomerer kan strækkes op til mange hundrede procent og genfinde sin oprindelig form uden permanent forvrængning. Dielektriske elastomerer er et materiale som ikke leder elektricitet men derimod isolerer.
Andre typer dielektriske materialer er glas og gummi.

Dielektriske elastomerer, også kendt som kunstige muskler, har vist sig at have stort potentiale som energihøstere. Forskere fra DTU Kemiteknik har udviklet elastomerer med høj energitæthed som betyder at de kan udnytte bølgernes bevægelser og skabe elektrisk energi. Det er godt nyt for udviklingen af nye bæredygtige energiløsninger.

Efterspørgslen for bæredygtige og vedvarende energikilder er stigende. Det er især naturens egne kræfter som forskere og industrien satser på skal være vore alle sammens fremtidige energileverandør. Men nu er naturen jo sin egen chef, og den bringer solskin, storme og vind når den har lyst – ikke når mennesker siger at den skal. Dielektriske elastomerer, også kendt som kunstige muskler, er en relativ ny teknologi som har vist sig at besidde enormt potentiale når det gælder netop udnyttelsen af én af naturens egne kræfter – bølger.

Højere energitæthed

Lektor Anne Ladegaard Skov ved Dansk Polymer Center (DCP), DTU Kemiteknik, har igennem sin karriere forsket intenst i dielektriske elastomerer og deres egenskaber som bløde energihøstere. Dielektriske elastomerer består grundlæggende af en elektrisk isolerende silikonefilm hvorpå der er påsat elektroder på filmens overflader. I det nu afsluttede ”Dielectric elastomers for Wave Energy Converters (WEC)” projekt har Anne i samarbejde med SBM France optimeret dette gummiagtige materiale så det netop kan anvendes til at udnytte bølgernes bevægelser og skabe elektrisk energi.

”Vi har at gøre med meget store bølgekræfter der til hver en tid vil forlænge det anvendte materiale. Dette kræver et materiale som både er let og fleksibelt – elastomerer er ideelt til dette formål. Problemet er at silikone elastomerer besidder en nedarvet lav permittivitet hvilket betyder lav energitæthed. Dette er et kæmpe problem. For at kunne generere store mængder elektricitet, kræver det høj energitæthed. I vores laboratorie har vi derfor arbejdet med at modificere materialet for at eliminere denne mangelfulhed ved at gøre silikonefilmen endnu tyndere idet tyndere film giver mulighed for højere energitæthed”, forklarer Anne Ladegaard Skov.

Bølgehøstning - fra elektrisk energi til mekanisk energi

Dielektriske elastomerer er ifølge Anne det mest oplagte materiale at anvende netop til at indfri behovet for effektive og bæredygtige energikilder på grund af materialets enestående egenskaber. Dielektriske elastomerer udvider sig nemlig hvis de udsættes for et elektrisk felt og kan derfor omsætte energi fra en form til en anden: Enten som aktuator, fra elektrisk energi til mekanisk energi eller som en generator, fra mekanisk energi til elektrisk energi som det er tilfældet med bølgeenergihøstning.

Snart vil SBM France lægge en 500 meter lang elastomerslange ud i havet ud fra Franskrigs kyst - fem meter under havbundens overflade. Elastomerslangen vil fungere som en generator og deformeres af bølgernes kraft, og det er her at den mekaniske deformering omdannes til elektrisk energi.

”Det er netop elastomerens egenskaber som generator vi her udnytter. Samtidigt slipper vi for alle ulemperne ved mekaniske generatorer idet elastomererne ikke larmer og er lette – til forskel fra mekaniske generatorer såsom motorer som både støjer og er enormt tunge. Og så er de til forskel fra andre bæredygtige energiløsninger ikke afhængige af vind og vejr, nat eller dag idet de er sænket ned og derfor ikke rammes af fx stormvej. Og endeligt er der heller ingen miljøbelastning eller korrosion af materialet”, forklarer Anne.

Der er altså både tekniske og miljømæssige fordele ved at anvende disse kunstige muskler til at høste bølgeenergi. Håndteringen af materialet er dog stadig udfordrende, fortsætter hun.

”Netop den fantastiske fleksibilitet som silikonefilmen besidder gør at den er ekstrem elastisk men svær at have med at gøre idet den mindste kraft deformerer silikonen. Det betyder at bearbejdningen er et temmelig besværlig foretagende. I et tidligere projekt med Danfoss PolyPower har vi arbejdet direkte med at processere filmen med høj pålidelighed, og den viden bruges nu også i projektet med SBM”.

Anne Ladegaard Skov har nu afsluttet WEC projektet, og næste skridt for SBM France er at teste den 500 meter lange silikoneslange i det rigtige hav. Målet er at silikoneslangen skal ligge sammen med store vindmølleparker og benytte den eksisterende take off løsning fra vindmølleparkernes energitransportnetværk til at transportere den generede bølgeenergi.

Læs mere om WEC projektet her.

 

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.
http://www.kt.dtu.dk/om-os/nyheder/nyhed?id=FDFE2CF3-D5DA-4EB3-B387-114B48BE6DED
22 OKTOBER 2017