I riktig retning: Finne nøkkeltallene for en vellykket utvikling av bølgeenergiomformere

Bølgeenergiomformere (WEC) er enheter som konverterer energien fra havbølger til en annen utnyttbar energiform – vanligvis elkraft. Det er derfor viktig å bruke måledata som kan gi verdifull innsikt i WEC design, ytelse og effektivitet. Utviklere og operatører kan utnytte målingene til å ta bedre beslutninger når det gjelder design, drift og vedlikehold. 

Hva er metrikker/målinger? 

Metrikker er tall som brukes til å vurdere og evaluere ulike deler av et system, en prosess eller et fenomen. Måletallene brukes i en kvantitativ metode til å evaluere ytelsen til et gitt system. Disse målingene kan brukes til å spore framgang, identifisere forbedringsområder og ta informerte beslutninger. De kan brukes på en rekke fagfelt, blant annet økonomi, markedsføring, produksjon og teknologi. Noen vanlige metrikker er ytelsesindikatorer, operasjonelle beregninger, kundetilfredshetsmålinger og økonomiske beregninger. 

Metrikkene kan tolkes som informasjon basert på måledata som brukes til å danne et sammenhengende bilde av et område som skal evalueres, da de vanligvis ikke er evalueringer i seg selv. En parallell kan være evalueringen av et hus der kriteriet «romslig» blir brukt. Dette kriteriet er bare èn metrikk blant flere andre, som påvirker oppfatningen av at eiendommen er romslig. Andre metrikker kan være antall rom og lysforhold. 

Hva kan vi evaluere med metrikker for WEC-er? 

Selv om utviklingen av en WEC-løsning bør inneholde et omfattende sett av evalueringsområder og følge en streng tilnærming til utviklingen av stadiene, har IMPACT valgt tre evalueringsområder i arbeidspakken for New Testing Methodologies & Metrics: 

• Ytelse, som dekker aspekter som bølgeenergifangst og konvertering, 
• Pålitelighet, som vurderer WEC-ens levetidsavhengige og sannsynlighetsbaserte evne inkludert systemer og komponenter, yteevne under driftsforhold, og 
• Overlevelsesevne, som dekker aspekter knyttet til overlevelsesevne hos WEC-ens elementer i ikke operative forhold, typisk ekstreme hendelser. 

På disse tre områdene er metoder og målinger gjennomgått, foreslått eller formulert, spesielt rettet mot konseptualisering, design og konstruksjon av prøverigger egnet for hybrid testing av viktige undersystemer i WEC senere i prosjektet. 

Utfordringer med å formulere metrikker i bølgeenergikonvertering 

Ideelt sett bør metrikker vise fram et mylder av attributter, som å være objektiv, kvantitativ, transparent, enkel, brukervennlig, rettferdig/upartisk osv. Men ingen målinger er perfekte, og prosessen med å formulere en metrikk som kan bli etablert og globalt anerkjent er spesielt utfordrende på bølgeenergifeltet. Utviklingen av bølgeenergi har vært gjennom flere og varierende utforminger, som sammen med begrenset drift, testing av prototyper og mangel på dyptgående kunnskapsdeling mellom utviklere, gjør det vanskelig å trekke konklusjoner for effektiviteten til noen av bølgeenergimålingene som er i bruk, og formuleringen av nye. 

Til tross for de nevnte utfordringene er det lagt ned en betydelig innsats for å etablere WEC-spesifikke ytelsesmålinger i form av tekniske spesifikasjoner og retningslinjer, særlig med bidrag fra International Electrotechnical Commission (IEC), Ocean Energy Systems (OES) og European Marine Energy Centre (EMEC). I tillegg har flere publikasjoner og forskningsprosjekter opp gjennom årene analysert og foreslått metrikker som kan brukes. Men sammenlignet med etablerte bransjer er dedikerte målinger for WEC-utvikling fremdeles svært begrensede. 

Hvor finner vi målingene (og spesifikk veiledning for utviklingen av WEC-er)? 

De beste, og umiddelbart tilgjengelige, referansekildene for WEC-relaterte evalueringstall for WEC-utviklere, forskere, investorer og finansieringsorganer, er standarder, retningslinjer og anbefalte praksiser spesielt for bølgeenergikonvertering. De mest oppdaterte og relevante er etter min mening: 

1. “An International Evaluation and Guidance Framework for Ocean Technology”, av Ocean Energy System (OES), og 
2. TS 62600-settetThe International Electrotechnical Commission’s (IEC) med tekniske spesifikasjoner for marin energi. 

Det er også verdt å nevne de banebrytende arbeidene fra European Marine Energy Centre (EMEC), inkludert library of draft standards and guidelines, samt Equimars (Equitable Testing and Evaluation of Marine Energy Extraction Devices in terms of Performance, Cost and Environmental Impact) prosjektprotokoller. 

Trinnvis utvikling 

Både OES-rammeverket og IECs tekniske spesifikasjoner følger en streng trinnvis tilnærming til teknologiutvikling. Grunnprinsippet i tilnærmingen er at et sett med aktiviteter skal utføres gjennom å dekke flere evalueringsområder på hvert trinn, og at det kun skal være mulig å gå videre til neste trinn hvis du har fullført alle aktivitetene på trinnet foran. Resultatevaluering for hver aktivitet fungerer dermed som et effektivt stage-gate-system, der utviklere og andre interessenter kan evaluere sin investering og avgjøre om de vil videreføre innsatsen. 

Anvendelse av denne tilnærmingen reduserer effektivt risikoer i bølgeenergiutviklingen. Tidligere har en del prototyper feilet alvorlig under utprøving på havet, for eksempel komponentfeil, fordi de ikke har vært gjennom grundig evaluering på områdene pålitelighet og overlevelsesevne. Denne tilnærmingen har som mål å eliminere slike hendelser, som igjen kan ødelegge et ellers svært robust konsept. I tillegg avverger den en ubalansert forskningsinnsats med lave TRL-er på tvers av ulike fagområder, da prosessen krever en tverrfaglig tilnærming. 

Andre evalueringsområder: Et innlegg om miljøpåvirkning 

Evalueringsområdene ytelse, pålitelighet og overlevelsesevne ble valgt av IMPACT-prosjektet for testing av WEC-systemer og deres komponenter (i tørrtest-rigger). Andre områder omfatter vedlikeholdsvennlighet, enkel installasjon, produksjonsdyktighet og overkommelig/rimelig pris (ellers kjent som tekno-økonomisk evaluering, der IMPACT har utført evaluering og bruk av metrikker), som oppført i OES sitt rammeverk. Et annet vesentlig bidrag fra prosjektet har vært gjennomgangen av aspektene knyttet til miljøpåvirkning. Det er en merkbar mangel på standarder og klare retningslinjer som kan hjelpe utvikleren på dette området, og selvsagt mangel på klare målinger. Spesifikke utfordringer for utvikling og implementering av WEC når det gjelder miljøpåvirkning, og foreslåtte løsninger for å komme videre, er behandlet i IMPACT-prosjektet og oppsummert i en tidligere publikasjon. 

IMPACTs bidrag til utvikling og bruk av beregninger i Wave Energy 

Eksisterende metrikker i retningslinjer, standarder, tekniske spesifikasjoner og vitenskapelige publikasjoner, enten for bølgeenergi eller sektoren, har blitt grundig gjennomgått og samlet hos IMPACT. Videre er et sett med nye beregninger formulert i prosjektet, med fokus på evnen til å bli vurdert og testet i pre-prototype tester. Målet er at begge bidrag skal publiseres i vitenskapelige tidsskrifter med generell tilgang, og på konferanser, i 2023. 

Metrikkene skal nå brukes under testene av IMPACTs prøverigger,, der hybrid (hardware/software) testing av viktige WEC-delsystemer utføres i arbeidspakke 7: Integrasjon av nye prøverigger og metoder.