Ora è stato collaudato su scala commerciale, presso il sito di prova esposto nell'Atlantico, il dispositivo C4 di CorPower Ocean ha dimostrato la capacità unica di sintonizzarsi e disintonizzarsi in base ai diversi stati del mare, limitando la risposta alle onde di tempesta estreme (fino a 18,5 m) e amplificando al contempo il movimento e la cattura di energia nelle onde regolari, grazie a un'innovativa tecnologia di controllo di fase.

La progressione segna una pietra miliare fondamentale per l'energia del moto ondoso, affrontando i due principali ostacoli che ne hanno impedito l'adozione commerciale fino ad oggi: la sopravvivenza e la generazione di energia efficiente in condizioni oceaniche normali.

Il punto di inflessione fornisce un segnale deciso del fatto che l'energia del moto ondoso è pronta per un'adozione su larga scala.

Dall'installazione nell'agosto 2023, sono stati verificati con successo tutti gli aspetti chiave delle funzioni del sistema C4, tra cui l'esportazione di energia verso la rete, il controllo e il monitoraggio automatizzati del sistema e i metodi sicuri di gestione e manutenzione (O&M).

I dati raccolti hanno permesso di calibrare il gemello digitale, un modello numerico esteso utilizzato per prevedere il comportamento del sistema. I dati misurati sul movimento e sulla potenza erogata dalla macchina che opera con un nuovo controllo di fase "WaveSpring" hanno leggermente superato le previsioni del gemello digitale per le impostazioni del macchinario utilizzato. La prima fase operativa si è conclusa con successo scollegando e rimorchiando il dispositivo C4 alla base a terra di CorPower Ocean a Viana do Castelo per il primo ciclo di manutenzione programmata. Questa dimostrazione di metodi efficienti di O&M è un obiettivo chiave del programma di implementazione del C4, per supportare la scalata a parchi d'onda su scala utility in futuro.

Dopo aver completato un primo ciclo di controllo e manutenzione a terra, il C4 verrà riposizionato nel sito di Agucadoura e il programma di dimostrazione continuerà. Di seguito vengono forniti ulteriori dettagli sui risultati della prima fase di funzionamento del C4.


Sopravvivenza alle tempeste

La capacità di sopravvivenza del WEC C4 è stata verificata attraverso la resistenza a quattro grandi tempeste, con la conferma della capacità di riprendere le operazioni e l'esportazione di energia alla rete dopo ogni tempesta. Per ricordare, CorPower C4 ha funzionato in modo affidabile durante le tempeste Babet e Aline (corpowerocean.com). Il periodo più energico è stato vissuto il 4 novembre con la tempesta Domingos che ha inviato onde fino a 18,5 m sul sito.5 m, che secondo l'Istituto Idrografico del Portogallo rappresenta un record storico per la regione settentrionale. Il CorPower C4 ha stabilito un nuovo record di sopravvivenza alle tempeste (corpowerocean.com).

CorPower Ocean e i suoi partner del Pilot Access Program (PAP) hanno potuto verificare i principi di progettazione per un funzionamento robusto in onde estreme offerti dalla modalità Survival del dispositivo CorPower C4. Operando in modalità Survival detuned, che è lo stato naturale del sistema, il dispositivo ha mostrato una risposta molto ridotta alle onde incidenti, nonostante lo scafo del WEC sia stato completamente sommerso durante i picchi d'onda su base regolare durante queste tempeste. Nel grafico sottostante, la curva blu mostra l'altezza delle onde stimata dai sensori di bordo il 4 novembre 2023, con onde fino a 18,5 m, mentre la curva verde mostra il movimento del macchinario misurato dagli encoder del riduttore con un'approssimazione di pochi decimetri.

Il basso movimento del macchinario (gamma di decimetri) in queste onde estreme conferma l'efficacia del principio di detuning utilizzato dalla modalità di sopravvivenza, con un movimento del macchinario inferiore di quasi due ordini di grandezza rispetto alle onde incidenti. La verifica della risposta molto bassa alle onde di tempesta è considerata uno dei risultati più importanti della dimostrazione C4 nell'oceano. La sopravvivenza alle tempeste è stata storicamente una delle maggiori sfide per i dispositivi per l'energia delle onde.


Funzionamento ottimizzato

I risultati sulla sopravvivenza possono essere confrontati con i dati misurati con il C4 che opera in modalità sintonizzata, dove è stato osservato un movimento del macchinario fino a 3 m in onde incidenti di 1 m. Attivando la tecnologia di controllo di fase WaveSpring, il sistema inizia a oscillare in fase con le onde, il che è stato confermato amplificare fortemente la risposta del macchinario alle onde incidenti.


Sintonizzazione e detonazione: una caratteristica fondamentale per un'energia ondosa competitiva

La capacità di sintonizzare e detonare il dispositivo in base alle condizioni dell'oceano, limitando la risposta alle tempeste e amplificando il movimento e la cattura di energia nelle onde regolari, è stata chiaramente dimostrata durante il periodo di funzionamento del C4 ad Agucadoura. La verifica dell'amplificazione del moto e della cattura di potenza da parte del sistema di controllo di fase è considerata un risultato chiave del progetto dimostrativo HiWave-5.

La funzione di tuning e detuning dei WEC di CorPower Ocean può essere paragonata alle turbine eoliche, dove tutte le turbine moderne hanno una funzione di pitching delle pale per modificare la risposta alle condizioni del vento, limitando i carichi in caso di tempesta e ottimizzando il rendimento in condizioni normali. Riteniamo che l'aggiunta di una funzione simile all'energia delle onde sia fondamentale per renderla una fonte affidabile e competitiva di energia pulita.


Prestazioni di potenza

Durante il periodo di messa in funzione, l'obiettivo principale è stato quello di verificare un funzionamento sicuro e affidabile in tutte le condizioni oceaniche e di testare rigorosamente ogni funzione del sistema. Il dispositivo è stato fatto funzionare con inviluppi di movimento limitati, che forniscono margini di sicurezza supplementari limitando la velocità massima consentita e la corsa del macchinario, e per controllare la macchina per la maggior parte del periodo è stato utilizzato un controller di potenza robusto ma semplice. È stata registrata un'esportazione di potenza fino a 600kW di picco.

La configurazione della trasmissione elettrica ha permesso di limitare la potenza di picco a circa 600 kW. Durante il primo ciclo di manutenzione a terra sono previsti aggiustamenti alla trasmissione, con l'obiettivo di aumentare la capacità di potenza fino a 850kW. A causa dell'inviluppo di moto limitato e della limitazione della potenza a 600kW, il funzionamento sintonizzato è stato limitato a stati di mare moderati durante questo primo periodo operativo. Negli stati di mare in cui è stato possibile verificare il funzionamento sintonizzato, la potenza misurata ha leggermente superato le previsioni del gemello digitale utilizzando le stesse impostazioni dei macchinari.


Calibrazione del gemello digitale

Il gemello digitale (un modello numerico dettagliato) del sistema è stato calibrato utilizzando i dati misurati sul movimento, la potenza e la dinamica interna dei macchinari. La catena di conversione della potenza è stata accuratamente rappresentata, con una stretta corrispondenza tra i dati misurati e quelli simulati, mostrando una bontà di adattamento tipica dell'intervallo 96-99%. Ciò indica che i componenti della presa di forza sono rappresentati con precisione, con perdite e mappe di efficienza appropriate. I modelli idrodinamici hanno sottovalutato leggermente l'assorbimento di potenza da parte delle onde oceaniche nello scafo del WEC, il che ha fatto sì che il movimento e la potenza misurati nell'oceano superassero leggermente le previsioni del gemello digitale, per gli stati del mare misurati e le impostazioni specifiche dei macchinari utilizzati. In futuro si prevedono aggiustamenti alle funzioni di correzione non lineare del modello idrodinamico, basati sui dati misurati e ulteriormente informati dalla ricerca in corso sull'idrodinamica non lineare in collaborazione con i principali gruppi accademici.


Monitoraggio e controllo a distanza

Le funzioni di monitoraggio e controllo a distanza sono state verificate dal centro di controllo di CorPower Ocean. Inizialmente il sistema C4 è stato monitorato 24 ore su 24, 7 giorni su 7 dagli operatori, che hanno poi potuto ridurre i controlli periodici man mano che il programma di messa in servizio avanzava e il sistema di supervisione inviava allarmi agli operatori in caso di eventi che richiedevano attenzione.


L'ancora UMACK

La prima ancora UMACK su scala commerciale, sviluppata da CorPower Ocean in collaborazione con partner europei, è stata installata nel sito di Agucadoura con un fondale sabbioso a 45 metri di profondità. Ulteriori dettagli su questa innovazione geotecnica sono disponibili qui L'ancora UMACK su scala commerciale di CorPower Ocean è stata installata. Durante il primo ciclo operativo, con il dispositivo C4 collegato all'ancora UMACK, è stato verificato il mantenimento stabile della stazione.


Operazioni e manutenzione (O&M)

I metodi per il rimorchio e il collegamento del sistema C4 sono stati dimostrati con successo nell'agosto 2023 con il Wave Energy Converter di CorPower Ocean dispiegato in Portogallo. In seguito, i metodi per l'accesso offshore con equipaggio al sistema hanno potuto essere rivisti e approvati da revisori di sicurezza terzi, il che ha successivamente permesso ai tecnici di CorPower Ocean di accedere alla macchina in loco per eseguire ispezioni interne e interventi minori.

Dopo il completamento dei casi di prova della prima fase di messa in servizio, sono stati dimostrati con successo i metodi per il rilascio e il rimorchio del dispositivo per un ciclo di controllo e manutenzione a terra. Il processo di rilascio prevede l'azionamento a distanza di un connettore rapido situato tra il fondo del sistema di ormeggio e l'ancora UMACK, consentendo al dispositivo di emergere. Il periodo operativo ha fornito preziosi insegnamenti sui metodi di O&M per un'efficiente gestione a basso costo dei parchi d'onda su scala utility in futuro.


I prossimi passi

Il sistema C4 è ora sottoposto a una sequenza programmata di check-up a terra. Saranno eseguiti anche aggiustamenti e aggiornamenti sulla base degli insegnamenti raccolti dal primo ciclo di funzionamento. Una volta terminato, il sistema sarà riassegnato ad Agucadoura e sarà sottoposto a una fase di ramp-up per dimostrare la piena capacità di potenza, compresi ulteriori progressi nei metodi di controllo. Una volta completato il programma di messa in servizio, verrà avviata una fase di valutazione delle prestazioni energetiche secondo lo standard IEC/TS 62600-100.