ELEKTRICITETSLÄRA

Aktuella Vågdata –> ”Hur är vågklimatet utanför Islandsberg just nu?”

Vågmätningsbojen, som installerades på våren 2004, mäter kontinuerligt vågorna som sköljer in mot forskningsområdet vid Islandsberg. Den information som samlas in, våghöjd och våglängd kan man, via s.k. spektralanalys, räkna fram något som kan jämföras med en medelvåghöjd. Denna medelvåghöjd kallas signifikant våghöjd och är viktig, inte bara för att veta hur stora vågor som rullar in mot land, utan även vid beräkningar av hur mycket effekt som flödar in mot försöksområdet, och hur mycket energi vågorna bär med sig.

Tidigare milstolpar:

2010 Under sommaren påbörjas återutsättningen av de mindre ”biologibojarna”, som främst finns i området för de marinbiologiska studierna. Nu har de utrustats med nya linor, dämpare och säkerhetslinor, och som därmed kan testas för de större bojarna. Den 16 januari börjar vågmätningsbojen skicka felaktiga signaler och ses inte i området. Dagen innan ses hela området vara istäckt genom bilderna videokameran skickar till Uppsala. Bojarna kommer att få sitt första istest sedan projektet började och de 9 bojar som var ute, klarade sig alla. Däremot, i mitten av februari plockar Kustbevakningen upp vågmätningsbojen på drift ute i Skagerrak för vidare frakt till Lysekil. Vågmätningsbojen har en annorlunda förankring än övriga bojar. En ny boj ersätter den gamla och sätts ut i början av maj till glädje för forskningen och allmänheten. 2009 Den 27 oktober sjösätts generator L9. Dagen efter sätts ringboj R2 på och L9 börjar leverera direkt in till land. Samma dagar tas L2 och L3 upp och fraktas till Lysekil för översyn. I början av september är vågkraftsgruppen vid Uppsala universitet värd för den 8:e ”European Wave and Tidal Energy Conference”. Den 11 september är ca 70 av deltagarna på studiebesök ute i bojfältet underen strålande fin sensommardag. Under augusti repareras fackverksmasten på Klammerskäret med ett nytt vindkraftsverk. Den tidigare vinterns storstorm visade spår upp till 6m upp i masten! Därmed finns åter möjligheter att strömförsörja observationskameran. Under hösten fortsätter demonteringen, en del på eget bevåg, av de mindre bojarna och tas till Lysekil för upprustning med nya förankringslinor. Torsdagen 25 juni, 2009 sjösätts ställverket efter att tagits upp för reparation och alla tre generatorer ansluts till ställverket. På kvällen körs L1-L3 för första gången samtidigt genom ställverket. I maj 2009 sätts nya bojar på generatorerna L2 och L3 och ringbojen monteras tillbaka på L1. I mars 2009 monteras ställverket på sitt fundament och sjösätts samma dag. Kraftkabeln lyfts upp från sjöbotten, kapas och de två ändarna skarvas till var sin undervattenskontakt. L1 och sjökabeln ansluts sedan till ställverket och en kommunikationskabel läggs ut i riktning mot klammerskären för senare anslutning till observationsmasten vid eventuellt behov. Bild på sjösättningen av ställverket Under senhösten/vintern 2008 blir generatorerna L2 och L3 klara och i december transporteras de ner till Lysekilshamn och monteras på fundament i hamnen. I februari 2009 läggs de i vattnet. I maj 2008 konstateras att utrustningen i masten på Klammerskäret i stora delar förstörts under höstens, vinterns och vårens stormar. Elskåp, dumplast och fästanordningar monteras ned tillsammans med vindkraftverkets turbin för att återinstalleras i juli tillsammans med nya batterier, laddare kamera, router och modem. Den 4 juli konstateras det att kamerasystemet fungerar och att man i Uppsala kan titta på dykarnas arbete vid bojfältet. Under våren 2008 installeras nya DC-laster i Gullholmen för att sänka det resistiva värdet (och därigenom öka dämpningen). I juli installeras 1 kV laster på Gullholmen för att användas när de tre linjärgeneratorerna kopplats samman med ställverket. Det tänkta undervattensställverket provkörs för första gången i juni i labbet i Uppsala, i juli körs transformator och växelriktare i ställverket tillsammans. Under våren 2008 blir fyra nya bojar (en ringformad och tre puckformade) klara och fraktas ned till Lysekil. Ringbojen monteras på plats på generatorn, L1, i maj. De fyra olika bojarna En mast monteras upp på Klammerskäret med hjälp av en helikopter under juli och senare under hösten 2007 sätts ett vindkraftverk (och dumplast) upp, masten kommer att användas för videoövervakning av vågkraftverken. Systemet utökas i oktober med två solcellspaneler. Bilderna visar monteringen av masten med hjälp av helikopter samt masten efter att solcellspanelerna och vindsnurran monterats på plats Under juli och augusti 2007 sker inventeringsdyk av biologibojarna.   2007 inleds med fortsatt hårt väder men från och med mars är generatorn igång igen. Ny mätteknik ger oss därmed möjlighet att mäta krafterna som bojen utsätts för och jämföra dessa resultat med vad generatorn producerar under olika vågförhållanden. Mätstationen på Gullholmen har försetts med ny mätutrustning och i april körs vågkraftverket för första gången mot DC-last efter likriktning av spänningen. Två nya generatorer börjar byggas i labbet i Uppsala. Från mars till maj läggs ett större antal bojar ut för miljöstudierna, dessa ska därmed kunna börja generera ny och värdefull information. Nya biologibojar läggs ut för miljöstudier   Under 2006 samlas data in och analyseras. Under hösten 2006 tas generatorn ur drift för korrigering och byte av en del utrustning. Biologibojarna tas i land för förstärkningsarbeten. Den ovanligt blåsiga och vågiga hösten omöjliggör att dessa kan återställas under hösten. Generatorn skeppas ut och läggs på plats   Generatorn lämnar labbet i Uppsala och fraktas ner till Lysekil Under tidig vår 2006 läggs sjökabeln ut från Gullholmen till projektplatsen. Under två dagars arbete sammanbinds den specialbyggda mätstationen via sjökabeln med platsen där generatorn senare läggs ut, platsen markeras ut med en boj. 3 veckor senare monteras generatorn på plats. Nedläggningen tar fyra timmar och är ett samarbete mellan Sanding, Kynningsrud, Dyk och Sjötjänst och Västra Orust Energitjänst. Generatorn är 4 meter hög och sänks sakta till botten, kablar skarvas ihop och efterarbeten utförs. Vid 21-tiden den 13 mars 2006 kopplas bojen till generatorn och kort därefter registreras ström vid mätstationen. Sjökabel läggs ut till projektplatsen Sommaren/hösten 2005 genomförs fortsatta ekologiska prover och undersökningar med fokus på påväxtfrågor (musslor, havstulpaner, alger) samt fortsatta inventeringar av bottenfaunan. Under sommaren sätts informationsaffischer om projektet upp (bland annat I Grundsund och Gullholmen) och informationsmöte hålls med de boende på Gullholmen. De fyra biologibojarna läggs slutligen ut under hösten efter inledande förseningar på grund av semestertider och senare på grund av problem med vädret. Under december inleds ett intensivt arbete med att montera ihop L1. Montering av den första linjärgeneratorn i december 2005 Våren 2005 startar bygget av fyra bojar för miljöstudier, en fullstor och tre lite mindre (2m i diameter), dessa har designats för bland annat påväxtstudier. Bygget av den första linjärgeneratorn, L1, inleds också under våren. Bygget av fyra biologibojar Den första fullskalebojen (3m i diameter) läggs ut tillsammans med ett 40 tons fundament i mars. Bojen bogseras på plats från Lysekils hamn och sänks ned, under 1,5 timmars arbete, på plats. Kontrolldyk en vecka senare visar att fundamentet ligger stabilt på sandbädden, kraftmätningar påbörjas.

Kraftmätningsbojen läggs på plats

2004 Den slutliga placeringen av projektområdet fastställs och positionerna markeras ut. Efter länsstyrelsens tillstånd läggs en vågmätningsboj ut i april och i oktober anländer de första bojarna till labbet i Uppsala. I november startar biologiska platsundersökningar och i december hålls samråd med länsstyrelsen Västra Götaland om dragning av sjökabel in till Gullholmen från projektområdet.

De första bojarna anländer till labbet i Uppsala i oktober

Vågmätningsbojen placeras ut i april

2003 Under sommaren görs plats- och bottenundersökningar, samråd om projektet hålls och val av område sands in till Länsstyrelsen I Västra Götaland. I december blir experimentgeneratorn färdig i Labbet i Uppsala.

2002 Projektets påbörjas - bakgrund, målsättning och upplägg

Projekthistorik och syfte

Lysekilsprojektet började planeras tidigt våren 2002 av forskare och doktorander vid Institutionen för materialvetenskaper, Avdelningen för elektricitetslära, vid Uppsala universitet.

Avsikten med projektet är dels att verifiera grundtekniken för ett nytt vågkraftskoncept baserat på bottenplacerade s k linjärgeneratorer under realistiska, naturliga former, dels att utvärdera alternativa lösningar. Till exempel kommer olika bojar att testas, där material, storlek och utformning varieras. Även generatorerna kommer att utvecklas under projektets gång när nya erfarenheter och ny kunskap tillkommer. Sammankopplade kommer generatorer även att studeras som ett enhetligt system för elproduktion.

Projektet har fått tillstånd att använda maximalt tio generatorer, som ska läggas ut successivt från 2005 till 2010. Varje enskild generator kommer att ha en installerad effekt av ca 10 kW, vilket sammantaget blir ca 100 kW för den fullt utbyggda anläggningen om tio aggregat. Fullt utbyggd förväntas försöksanläggningen producera ca 300 000 kWh/år. Det motsvarar ungefär den årliga elförbrukningen för drygt 20 hushåll.

Ett ytterligare och lika viktigt studiesyfte är att få kunskap om vilka effekter denna helt nya typ av vågkraftverk, i liten eller större skala, kan ha på närmiljön. Det gäller t.ex. yrkes- och fritidsfiske, effekter på fåglar samt andra marina organismer och marinbiologiska system.

För att studera eventuella naturvårds- och andra miljöeffekter byggs projektet därför ut med upp till 30 ”atrappbojar”. Frågeställningar som berör enskilda aggregat, såväl som areaeffekter av utbyggda vågkraftsparker kan då studeras och kunskapen kan på ett tidigt stadium återföras i form av miljövänliga anpassningar. Generatortekniken och de simuleringsmodeller som ligger till grund för konstruktionen ger möjlighet till en rad olika konstruktionsalternativ där miljö- och naturvårdsaspekter kan vägas in utan att tekniska och ekonomiska prestanda försämras. Även frågor som berör acceptans, d v s människors syn på vågkraft kommer att följas upp (se vidare nedan).

Platsval och koordinater
Under senare delen av 2002 påbörjades sökningen efter en lämplig plats för försöksanläggningen. Valet föll på ett område i havet utanför Islandsberg i Lysekils kommun.

Där finns ett erkänt gott vågklimat, närhet till hamnar, övrig kommunikation och andra nödvändiga faciliteter, närhet till Uppsala universitets biologiska station Klubban samt Kristinebergs Marina forskningsstation med vilka samarbeten görs inom projektet (se vidare nedan). Närhet och möjlighet till nätanslutning har också haft betydelse för lokaliseringen.

Projektområdet ligger av åtkomst- och kostnadsskäl relativt nära land. Även områdets medeldjup, ca 25m, har haft betydelse för valet av plats liksom det aktuella bottensubstratet, vilket består av en flack sandbotten. Djupet möjliggör relativt okomplicerad dykning, vilket kommer att behöva göras regelbundet.

Mindre områden i anslutning till projektområdet och av samma karaktär kommer att användas som kontrollområden, vilket är viktigt för biologiska studier

En fullskalig kommersiell anläggning kommer sannolikt att placeras betydligt längre ut från fastlandet och på djupare och helt öppna vatten utanför öar och skär. En sådan lokalisering har dock inte bedömts vara nödvändig för att uppnå projektets vetenskapliga syften.

Försöksanläggningen beräknas vara fullt utbyggd 2009-2010. Projektet ska avslutas 2013-2014 och all utrusning därefter avlägsnas. Avsikten och fördelen med en långsam utbyggnad är att kunskap och lärdomar kan tas till vara och implementeras successivt.

Koodinater: (Uppdateras under projektets utveckling)
Prick nord: Lat N 58º 11’850, Long O 11º 22’460
Prick syd: Lat N 58º 11’630, Long O 11º 22’460
Mätboj: Lat N 58° 11’740, Long O 11° 22’340

Sjökort över projektområdet som ligger inom Lysekils kommun och direkt väster om (2 km) Islandsberg. Det streckade området i nordväst utgör det flacka sandbottenparti som ansågs lämpligt. Prickarna utgör en ungefärlig plan på hur bojområdet kommer att placeras, med den gula vågmätningsbojen markerad längst i väster och de två prickarna i norr och i söder. Den streckade linjen in till Gullholmen/Härmanö utgör den väg sjökabeln kommer att läggas, för fast uppkoppling till det fasta elnätet.

Varför vågkraft
En uppenbar fördel med alla förnybara energikällor utom bioenergi är att de inte kräver bränsle, vilket eliminerar utsläpp av t.ex. koldioxid Men, vilket inte alltid uppmärksammas, förnybara energikällor har också har ett ”kostnadskonto”. Ibland kräver de mycket stora ytor, människor i deras närhet berörs på olika sätt och de medför ofta ingrepp i naturen och påverkan på dess organismer. Dessa ”kostnaders” storlek beror bl. a. på val av plats och vilket slag av energigenerering det är fråga om. Potentialen i olika ”gröna” energikällor varierar också, inte minst genom skillnader i energiinnehållet/energitätheten och under hur många timmar av året som energikällan – solen, vinden, vågorna etc. – kan utnyttjas. När dessa och andra fysikaliska/tekniska, ekonomiska och miljömässiga faktorer vägs samman framstår vågkraften som mycket konkurrenskraftig.

Som framgår av figuren ökar energiinnehållet per ytenhet från sol, via vind och till vatten. Detta beror på att naturen koncentrerar och lagrar solenergin i vinden och sedan koncentreras och lagras energin ytterligare i havens vågor.

En direkt användning av solenergi begränsas av utnyttjandegraden som bara är 10-12 procent. I Sverige lyser inte solen mer än omkring 1000 av årets 8760 timmar. Resten av tiden är det natt, gryning, skymning eller mulet väder.

Vindkraftverk är beroende av vind. Det bör blåsa minst 13-15 m/s för att få full effekt från vindkraftverk. (Småsnurror kan nöja sig med 10 m/s). Eftersom det inte alltid blåser leder detta till att vindkraftens utnyttjandegrad i genomsnitt är 25 procent av tiden (på land och i Sverige), och som möjligen ökar till 30 procent vid lokalisering till havs.

Vågor fortsätter att rulla efter att det slutat blåsa. Det leder till en högre utnyttjandegrad än vind. För svenska förhållanden, med mycket måttliga vågförhållanden pekar på en utnyttjandegrad om mellan 35 procent och 50 procent av tiden, beroende på skillnader mellan t.ex. Östersjön och Västerhavet men ökar betydligt i större hav och kan i stora oceaner uppgå till över 70 procent av tiden. Energitätheten i vatten är dessutom mycket högre än i vind och sol. De fysikaliska förutsättningarna för vågkraft är mycket goda.

Energigenerering ur vågkraft torde därför ha en stor potential att bidra till vår elenergiproduktion, längs med de stora oceanernas kuster men även för svenska vatten, förutsatt att lämpliga tekniker kan utvecklas. Omkring 70 procent av jordens yta utgörs av hav. Olika uppskattningar visar att potentialen för vågenergi i världen är 10 000 - 15 000 TWh per år. Det är i paritet med den ekonomiska potentialen av vattenkraft i världen. Bara i Östersjön beräknas potentialen vara, 24 TWh årligen, vilket är långt mer än Sveriges planerade utbyggnad av förnybar elenergi under de närmaste 5-10 åren.

Vattenkraft, som baseras på lagrad, potentiell energi är naturligtvis en av de bästa förnybara källor vi kan använda oss av då vattenkraftverk i princip kan utnyttjas närmare 100 procent av tiden, förutsatt att det regnar tillräckligt. Denna höga utnyttjandegrad förekommer i allmänhet inte då vattenkraften används för att reglera effektproduktionen (dvs. anpassa produktion till konsumtion som varierar över dygnet). Inom samma ram finner vi även fossila bränslen och kärnkraft, samt biobränslen, vars energigenerering ofta endast stoppas under underhåll eller vid låg energiförbrukning (t.ex. sommartid).

Teknisk bakgrund
Forskning på vågkraft och vågkraftssystem har pågått i årtionden. En rad olika förslag har tagits fram för att omvandla energin i havsvågorna till elektricitet och några försöksanläggningar har byggts världen över. Hittills har ingen lösning varit kommersiellt gångbar. Huvudskälet har varit att samtliga använt komplicerad mekanik och standardgeneratorer som optimerats för mer än 100 gånger högre hastigheter än havsvågors. En våg rullar eller höjer sig upp och 10-15 gånger i minuten, medan en standardgenerator snurrar med typiskt 1500 varv per minut (rpm).

Resultatet har blivit stora och dyra anläggningar – ofta placerade i eller i anslutning till vattenytan och som inkluderar växellådor samt andra komplexa och känsliga subsystem – som på grund av sin storlek och placering inte klarar det hårda nordatlantiska vågklimat de är avsedda för.

För de betydligt mildare men stadiga vågklimaten i exempelvis Östersjön har inga mer omfattande satsningar på vågkraftsystem gjorts, då vågornas energi i dessa vatten sedan 1980-talet ansetts vara för liten för den typ av system som hittills prövats.

Genom en grundlig analys av de fysiklaliska förutsättningarna och genom att tillämpa materialtekniska och andra relevanta landvinningar i konstruktionen kan dock nya systemkoncept för vågkraft tas fram som är miljömässigt och kommersiellt intressanta på ett helt annat sätt än för bara fem-tio år sedan.

Det vågkraftskoncept som testas i Lysekilsprojektet skiljer sig i många avseenden från tidigare försök. I stället för att anpassa roterande standardgeneratorer till vågornas rullande rörelser, så har en helt ny typ av generator utvecklats vid Uppsala universitet som är särskilt anpassad till ”standardvågor”.

Konceptet bygger på en generator som placeras på havsbottnen. Övriga komponenter är ett rep som kopplar samman generatorn med en boj på havsytan. Rotorn består av en pistong som rör sig upp och ner i statorn. Den snurrar således inte utan drivs direkt via repet av bojens rörelser vid havsytan, vilket medför en rad systemfördelar.

En generator som placeras på havsbottnen är skyddad från hårt väder. Skulle en boj slita sig bör den flyta iland, och är, tillsammans med repet endast en mindre kostnad.

Den nya direktdrivna linjärgeneratorn med bland annat en unikt låg polhöjd gör att elkraft kan genereras även med havsvågors låga hastighet och att kraftaggregaten med standardtransmission kan anslutas till elnäten på land. Generatorn tillåter dessutom en mycket enkel mekanik för aggregatet – boj och lina som kostnadseffektivt kan klara också höga laster.

Datorsimuleringar antyder att denna lösning, utan långsiktiga subventioner, på kommersiell basis kan konkurrera med etablerade sätt att producera elenergi. Detta är en viktig förutsättning för att förnybar energi skall kunna bidra till energiförsörjningen utan negativa samhällsekonomiska konsekvenser.

Dessutom förväntas tekniken ha en liten eller begränsad miljöpåverkan. Vågkraft medför inga utsläpp, kommer inte att synas från land och kan skydda marin miljö. Lösningen innehåller enbart välkända material. Det är inte beroende av grunda havsbankar och kommer att bidra till att uppfylla minst fem av de 15 miljömål som Sveriges riksdagbeslutat om:

• Begränsad miljöpåverkan (utsläpp av växthusgaser)
• Frisk luft
• Bara naturlig försurning
• Skyddande ozonskikt
• Säker strålmiljö

Dessutom kan vågparkerna möjligen skydda och t.o.m. förbättra marin miljö samt begränsa utfiskning. De bidrar därmed till att uppfylla ytterligare två miljömål:

• Hav i balans
• Levande kust och skärgård

Eftersom den nya tekniken antas ha en väsentlig kommersiell potential och vid en industrialisering på sikt ge upphov till omkring 3 000 arbetstillfällen, kommer kostnadsmässiga analyser att göras parallellt med övriga studier i projektet, där olika alternativ vägs ekonomiskt mot varandra och där behov och kostnader för underhåll vägs mot t.ex. miljökostnader.

© Oskar Danielsson, Avd. för Ellära & åskforskn. UU

Ovan visas en schematisk skiss av en linjärgenerator för att utvinna elektrisk energi ur energin i vågor. En boj följer vågornas rörelser upp och ner, varvid ca 20 procent av den infallande energin kan absorberas och omvandlas till elkraft. Bojens rörelsen överförs via ett rep eller vajer till generatorns rörliga del som i detta fall består av en translator (pistong). Translatorn är bestyckad med mycket starka permanentmagneter av Neodym-järn-bor" [Nd-Fe-B] och inducerar spänningar i statorns lindningar. Rotorn är dessutom fjäderspänd.

Beräkningar visar att en enhet enligt ovan för 10 kW effekt behöver en linjärgenerator med slaglängden ca 2 m och att enhetens totala vikt blir ca 20 ton, varav största del utgörs av bottenplattan. För svenska vatten, som har relativt sett små våghöjder, är effekter per enhet om ca 10 kW lämpliga. Med större våghöjder, som t ex finns utanför Norges eller Skottlands kuster, är större enheter med ca 100 kW eller högre effekt mer optimala.

En ytterligare fördel med tekniken är att den är modulär. Vågkraftverk kan byggas upp av lämpligt antal enheter, som delar på system för överföring av energin till land, och fler kan tillkomma efter hand när behoven ökar. På samma sätt kan ett eller flera aggregat vid behov kopplas loss och lyftas upp ur vattnet, utan att hela anläggningen slås ut. Förväntade framtida offshoreinstallationer är från några hundra enheter upp till flera tusen enheter beroende på elbehov och placering.

Grafisk illustration av en vågkraftspark.
© Karl Åstrand och Avd. för Ellära & åskforskn. UU

Marinekologi och miljöfrågor
All energiomvandling innebär miljöpåverkan. Det gäller alltså med nödvändighet även energigenerering från förnybara källor. I dessa fall är det särskilt närmiljön som påverkas. Denna inverkan är dubbelriktad då anläggningarna dels kan påverka djur och natur i olika omfattning, samtidigt som en anläggning blir påverkad och måste anpassas till lokala förhållanden.

Exempel på förnybar energigenerering med denna problematik är vattenkraften där dammar och reglering inverkar på främst vattenlevande djur – laxfiskar är ett klassiskt exempel. Även för vindkraften finns det negativ inverkan i olika omfattning där bl.a. olika fågelarter kan drabbas hårt i vissa områden.

Då vågkraft ännu är ett i stort sett oprövat kort inom energigenerering är det viktigt att på ett tidigt stadium få kännedom om och justera för den eventuella negativa inverkan vågkraftsanläggningar kan ha på marina organismer. Därför består försöksanläggningen, förutom de 10 generatorerna med bojar, av upp till 30 extrabojar (som bara förankras med bojstenar).

Därmed kan de eventuella areaeffekter som uppstår vid stora vågkraftsprojekt efterliknas bättre. Indikationer på om något påverkas negativt och varför kan fångas upp i ett tidigt skede, och lärdomar dras om hur eventuella problem kan undvikas.

Även om vågkraftsparker inte, till skillnad från havsbaserade vindkraftanläggningar, är beroende av biologiskt känsliga grundbankar för sin placering, så kan lokal inverkan förväntas främst på mindre bottenlevande organismer, medan en större park av vågkraftaggregat också kan leda till effekter på fisk, marina däggdjur som sälar och för svenska vatten även tumlare. (I andra hav skulle andra arter behöva studeras mer ingående, som till exempel valar.)

Dessa studier sker i samarbete med Inst. för Ekologi och Evolution, vid Uppsala universitet, avd för Zooekologi (www.ebc.uu.se/zooeko/index.shtml). Uppsala universitet förfogar även över Klubbans biologiska station (www.ebc.uu.se/klubban/Address.htm) Fiskebäckskil. Närheten till Kristinebergs Marina forskningsstation (www.kmf.gu.se) har även öppnat för samarbeten inom projektet.
Biologiska/ekologiska delprojekt kommer bl.a. innefatta:

• Inverkan på bottenfauna, främst marina evertebrater.
• Inverkan på fisk, bottenlevande (bentisk) såväl som pelagisk fisk (i den stora vattenmassan)
• Inverkan på sjöfågel
• Inverkan på marina däggdjur – vilket möjligen kan indikeras genom den lokala knubbsälspopulationen i området
• Positiva effekter genom påväxt och konstgjorda rev - se vidare nedan

Kunskap från dessa studier ska, om det behövs, leda till anpassningar och justeringar av tekniken av bojar och generatorer, och i ett större perspektiv, var större vågkraftsparker lämpligast placeras och hur en lokal utformning bör se ut.

Ett kombinerat biologiskt och tekniskt problem rör exempelvis påväxt. Fasta material som placeras i havet får snabbt påväxt av bl.a. alger, musslor och havstulpaner, vilket är ett mycket välkänt problem inte minst för båtägare. Man kan därför på goda grunder anta att bojar och övre delen av de rep som förankrar bojen vid generatorn på botten kommer att bli bevuxna. Generatorerna på botten kommer dock att förbli opåverkade då påväxt är beroende av tillgång på solljus och främst sker nära ytan.

Den tekniska aspekten av detta blir att kalkylera och förstå inverkan på systemet då bojens massa kommer att öka genom påväxten. En viss inverkan kommer sannolikt även ske på bojens rörlighet i vattnet. Att regelbundet behöva ta bort musslor, alger m.m. leder till ökade underhållskostnader och därmed ett visst ökat energipris. Den tekniskt/ekonomiska frågan blir då om påväxten måste åtgärdas eller om kompensatoriska steg, t.ex. viss överdimensionering av komponenter är en lämpligare åtgärd.

Från en biologisk synvinkel kan påväxt vara bra. Den leder till en lokalt ökad biodiversitet, som i senare skeden leder till etablering av smådjur, t.ex. mindre kräftdjur, som i senare steg leder till attraktion av predatorer som sen kan leda till fler fiskar i området. Även det skydd som bojarna kan utgöra kommer förmodligen leda till fler fiskar i området, vilket möjligen kan gynna vissa fiskarter och populationer. Ett flertal av de betongfundament som kommer att gjutas, för såväl generatorer som bojar, kommer dessutom att utformas så att de ska kunna gynna organismer som t.ex. krabbor och hummer.

Slutligen kommer ljudalstring och förändrade sedimentations- och vattenrörelser att följas upp, faktorer som indirekt kan inverka på lokala miljöförhållanden.

Acceptans och allmänna frågor
En viktig fråga gäller allmänhetens inställning till vågkraft. All grön energigenerering i större skala tar ytor i anspråk – jämför med vattenkraft eller vindkraft – där andra aktiviteter begränsas eller hindras helt. Det gäller även för vågkraft i stor skala. Den lämpligaste placeringen för kommersiella vågkraftsparker är dock längre ut till havs och de kommer därför inte att inverka på de visuella värdena längs med kusterna med bl.a. fria horisonter. En boj sticker som mest upp en meter över vattnet och syns därför inte förrän på nära håll. Vågkraftsområden kommer att utmärkas i enlighet med regler från Sjöfartsverket och i försöksområdet utanför Islandsberg markeras området av två stora prickar (bild).

Kommersiell sjöfart kan inte ske inom ett vågkraftsområde varför heller inte dessa kommer att lokaliseras till farleder etc. Troligen kan mindre fritidsbåtar röra sig inom ett område och fritidsfiske bör kunna ske inom en vågkraftspark.

Kommersiellt fiske med trål och vader kommer dock att vara ogörligt, varför fiskenäringsintressen i kombination med energigenereringsintressen måste vägas noggrant. En möjlighet är att de ”marina reservat” som ett vågkraftsområde kan komma att utgöra leder till ”sidoeffekter” som på sikt gynnar fisket i kringliggande områden, ett fenomen som uppmärksammats i andra vatten.

Länkar till olika samarbetspartners

• Västra Orust Energitjänst (www.voe.se)

Projektpublikationer

M. Rahm, C. Boström, O. Svensson, M. Grabbe, F. Bülow, M. Leijon, "Offshore underwater substation for wave energy converter arrays", Renewable Power Generation, IET , vol.4, no.6, pp.602-612, November 2010
doi: 10.1049/iet-rpg.2009.0180

Jens Engström, M. Eriksson, J. Isberg, and M. Leijon, "Wave energy converter with enhanced amplitude response at frequencies coinciding with Swedish west coast sea states by use of a supplementary submerged body",
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 106, 064512, 2009,
Available at: http://link.aip.org/link/?JAP/106/064512

Rahm, M., Boström, C., Svensson, O., Grabbe, M., Bülow, F. & Leijon, M. "Laboratory experimental verification of a marine substation." In Proceedings of the 8th European wave and tidal energy conference, EWTEC09, Uppsala, Sweden, pp. 51–58.

Svensson, O., Boström, C. , Rahm, M., & Leijon, M., "Description of the control and measurement system used in the Low Voltage Marine Substation at the Lysekil research site." Proceedings of the 8th European wave and tidal energy conference, EWTEC09, Uppsala, Sweden, pp. 44–50.

O. Langhamer, D. Wilhelmsson and J. Engström, "Development of Invertebrate Assemblages and Fish on Offshore Wave Power", Proceedings of the 28th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering (OMAE 2009),
May 31 to June 5, 2009, Honolulu, Hawaii.

A. Savin, O. Svensson, E. Strömstedt, C. Boström and M. Leijon, "Determining the service life of a steel wire under a working load in the Wave Energy Converter (WEC)", Proceedings of the 28th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering (OMAE 2009), May 31 to June 5, 2009, Honolulu, Hawaii.

S. Tyrberg, H. Gravråkmo and M. Leijon, "Tracking a Wave Power Buoy Using a Network Camera: System Analysis and First Results", Proceedings of the 28th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering (OMAE 2009),
May 31 to June 5, 2009, Honolulu, Hawaii.

Bostrom, C.; Waters, R.; Lejerskog, E.; Svensson, O.; Stalberg, M.; Stromstedt, E.; Leijon, M. "Study of a Wave Energy Converter Connected to a Nonlinear Load"
IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 34, issue 2, pp. 123-127, 2009.,
DOI: 10.1109/JOE.2009.2015021

C. Boström, E. Lejerskog, M. Stålberg, K. Thorburn and M. Leijon. "Experimental results of rectification and filtration from an offshore wave energy system", Renewable Energy, Vol.34 No.5 pp.1381-1387, 2009.

Leijon, M.; Waters, R.; Rahm, M.; Svensson, O.; Bostrom, C.; Stromstedt, E.; Engstrom, J.; Tyrberg, S.; Savin, A.; Gravrakmo, H.; Bernhoff, H.; Sundberg, J.; Isberg, J.; Agren, O.; Danielsson, O.; Eriksson, M.; Lejerskog, E.; Bolund, B.; Gustafsson, S.; Thorburn, K.;, "Catch the wave to electricity", IEEE Power and Energy Magazine, Volume 7,  Issue 1,  January-February 2009 Page(s):50 - 54, doi: 10.1109/MPE.2008.930658

R. Waters, J. Engström, J. Isberg and M. Leijon, "Wave climate off the Swedish west coast", Renewable Energy 34 (2009), pp. 1600-1606, doi:10.1016/j.renene.2008.11.016

Jan Isberg, Mikael Eriksson, Mats Leijon, "Transport of energy in polychromatic fluid gravity waves", Journal of Engineering Mathematics doi: 10.1007/s10665-008-9243-1

Mats Leijon, Cecilia Boström, Oskar Danielsson, Stefan Gustafsson, Kalle Haikonen, Olivia Langhamer, Erland Strömstedt, Magnus Stålberg, Jan Sundberg, Olle Svensson, Simon Tyrberg and Rafael Waters, "Wave Energy from the North Sea: Experiences from the Lysekil Research Site", Surveys in Geophysics, Volume 29 2008 :221–240, DOI 10.1007/s10712-008-9047-x

Stålberg, M., Waters, R., Danielsson, O. & Leijon, M. "Influence of generator damping on peak power and variance of power for a direct drive wave energy converter". Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering vol 130, Iss. 3, 2008.

C. Boström, E. Lejerskog, S. Tyrberg, O. Svensson, R. Waters, A. Savin, B. Bolund, M. Eriksson and M. Leijon "Experimental results from an offshore wave energy converter", Proceedings of the 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering OMAE 2008, June 15-20, 2008, Estoril, Portugal, OMAE2008-57415.

Mats Leijon, Annika Skoglund,Rafael Waters, Alf Rehn and Marcus Lindahl, "On the Physics and Economics of Renewable Electric Energy Sources – part I utilization", The 2nd WSEAS/IASME International Conference on ENERGY PLANNING, ENERGY SAVING, ENVIRONMENTAL EDUCATION (EPESE'08)Corfu, Greece, October 26-28, 2008

Annika Skoglund, Mats Leijon, Alf Rehn, Marcus Lindahl and Rafael Waters, "On the Physics and Economics of Renewable Electric Energy Sources –part II Engineering", The 2nd WSEAS/IASME International Conference on ENERGY PLANNING, ENERGY SAVING, ENVIRONMENTAL EDUCATION, (EPESE'08)Corfu, Greece, October 26-28, 2008

Simon Tyrberg, Magnus Stålberg, Cecilia Boström, Rafael Waters, Olle Svensson, Erland Strömstedt, Andrej Savin, Jens Engström, Oliva Langhamer, Halvar Gravråkmo, Kalle Haikonen, Jenny Tedelid, Jan Sundberg & Mats Leijon, "The Lysekil Wave Power Project: Status Update", WREC X Glasgow, july 21-25, 2008

Oskar Danielsson, Karin Thorburn, Mats Leijon, Chapter: 6.2:  Direct Drive - Linear Generators, Book: Ocean Wave Energy - Current Status and Future Perspectives, Editor: João Cruz, Springer, Tyskland, 2008

Oskar Danielsson and Mats Leijon, "Flux Distribution in Linear Permanent-Magnet Synchronous Machines Including Longitudinal End Effects", IEEE Trans. on Magnetics, Volume 43,  Issue 7,  July 2007 pp 3197 – 3201

M.Eriksson, R.Waters, O.Svensson, J.Isberg and M.Leijon, "Wave power absorption: Experiments in open sea and simulation", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 102,084910 (2007) Abstract | Full Text: | PDF (674 kB)

Urban Henfridsson, Viktoria Neimane, Kerstin Strand, Robert Kapper, Hans Bernhoff, Oskar Danielsson, Mats Leijon, Jan Sundberg, Karin Thorburn, Ellerth Ericsson and Karl Bergman, "Wave energy potential in the Baltic Sea and the Danish part of the North Sea, with reflections on the Skagerrak", Renewable Energy, Volume 32, Issue 12, October 2007, Pages 2069-2084
SummaryPlus| Full Text + Links | PDF (886 K)

Karin Thorburn and Mats Leijon, "Farm size comparison with analytical model of linear generator wave energy converters", Ocean Engineering, Volume 34, Issues 5-6, April 2007, Pages 908-916

R. Waters, M. Stålberg, O. Danielsson, O. Svensson, S. Gustafsson, E. Strömstedt, M. Eriksson, J. Sundberg, and M. Leijon, "Experimental results from sea trials of an offshore wave energy system", Appl. Phys. Lett. 90, 034105 (2007), Full Text:   HTML  Sectioned HTML | PDF (129 kB)

R. Waters, O. Danielsson and M. Leijon, "Measuring air gap width of permanent magnet linear generators using search coil sensor", J. Appl. Phys. 101, 024518 (2007), Full Text:   HTML | Sectioned HTML | PDF (225 kB)

J. Engström, R. Waters, M. Stålberg, E. Strömstedt, M. Eriksson, J. Isberg, U. Henfridsson, K. Bergman, J. Asmussen, and M. Leijon, "Offshore experiments on a direct-driven Wave Energy Converter", Proceedings of the 7th European Wave and Tidal Energy Conference, 11-13 September 2007, Porto, Portugal.

Magnus Stålberg, Rafael Waters, Oskar Danielsson, Prof. Mats Leijon, "Influence of Generator Damping on Peak Power and Variance of Power for a Direct Drive Wave Energy Coverter", Proceedings of the 26th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering OMAE 2007, June 10-15, 2007, San Diego, California, USA

Hans Bernhoff, Elisabeth Sjöstedt and Mats Leijon, "Wave energy resources in sheltered sea areas: A case study of the Baltic Sea", Renewable Energy, Volume 31, Issue 13, October 2006, Pages 2164-2170 SummaryPlus | Full Text + Links | PDF (286 K)

O. Danielsson, M. Eriksson, M. Leijon, "Study of a longitudinal flux permanent magnet linear generator for wave energy converters", International Journal of Energy Research, vol 30, Issue 14, Nov 2006 (p 1130-1145) Abstract| References | Full Text

Eriksson, M.; Isberg, J.; Leijon, M., "Theory and Experiment on an Elastically Moored Cylindrical Buoy", IEEE Journal of Oceanic Engineering, Volume 31,  Issue 4, Oct. 2006 Page(s):959 - 963, Abstract | Full Text: PDF (449 KB)

M. Leijon, O. Danielsson, M. Eriksson, K. Thorburn, H. Bernhoff, J. Isberg, J. Sundberg, I. Ivanova, E. Sjöstedt, O. Ågren, "An electrical approach to wave energy conversion", Renewable Energy, Volume 31, Issue 9, July 2006, Pages 1309-1319
SummaryPlus | Full Text + Links | PDF (286 K)

K. Nilsson, O. Danielsson, and M. Leijon, "Electromagnetic forces in the air gap of a permanent magnet linear generator at no load", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99, 034505, 2006

Karin Thorburn, Karl-Erik Karlsson, Arne Wolfbrandt, Mikael Eriksson and Mats Leijon
"Time stepping finite element analysis of a variable speed synchronous generator with rectifier", Applied Energy, Volume 83, Issue 4, April 2006 , Pages 371-386 SummaryPlus | Full Text + Links | PDF (436 K)

Anna Wolfbrandt, "Automated Design of a Linear Generator for Wave Energy Converters - A Simplified Model", IEEE Transactions on Magnetics, Volume 42, No7, July 2006

K. Thorburn and M. Leijon, "Analytical and circuit simulations of linear generators in farm", 2005/06 IEEE PES T&D Conference and Exposition, Dallas, USA, 21-24 May 2006.

K. Thorburn, K. Nilsson, O. Danielsson and M. Leijon, "Generators and electrical systems for direct drive energy conversion", MAREC 2006 at WMTC 2006, London, UK, 6-10 March 2006.

Danielsson, O.; Leijon, M.; Sjostedt, E. " Detailed Study of the Magnetic Circuit in a Longitudinal Flux Permanent-Magnet Synchronous Linear Generator" , IEEE Trans on Magnetics Vol 41 Issue 9 Sept 2005 Page(s):  2490- 2495.

Eriksson M., J. Isberg and M. Leijon, "Hydrodynamic modelling of a direct drive wave energy converter",International Journal of Engineering Science, Volume 43,
Issues 17-18, November 2005 , pp. 1377-1387, SummaryPlus | Full Text + Links | PDF (382 K)

I.A. Ivanova, H. Bernhoff, O. Ågren and M. Leijon
"Simulated generator for wave energy extraction in deep water"
Ocean Engineering, Volume 32, Issues 14-15, pp. 1664-1678, October 2005
SummaryPlus | Full Text + Links | PDF (409 K)

Ivanova, I.A., Agren, O., Bernhoff, H., Leijon, M., " Simulation of Wave-Energy Converter With Octagonal Linear Generator", IEEE Journal of Oceanic Engineering Volume 30,  Issue 3,  July 2005 Page(s):619 – 629

Leijon, M., Bernhoff, H., Ågren, O., Isberg, J., Sundberg, J., Berg, M., Karlsson, K.E., Wolfbrandt, A., "Multiphysics Simulation of Wave Energy to Electric Energy Conversion by Permanent Magnet Linear Generator", IEEE Transactions on Energy Conversion, Volume: 20 , Issue: 1 , March 2005, pp. 219 – 224

O. Danielsson, M. Leijon, K. Thorburn, M. Eriksson, H. Bernhoff, "A Direct Drive Wave Energy Converter – Simulations and Experiments" Proceedings of OMAE 2005: 24th International Conference on Mechanics and Arctic Engineering, Halkidiki, Greece, 12-17 June 2005

S. Gustafsson, O. Svensson, J. Sundberg, H. Bernhoff, M. Leijon, O. Danielsson, M. Eriksson, K. Thorburn, K. Strand, U. Henfridsson, E. Ericsson, K. Bergman, "Experiments at Islandsberg on the west coast of sweden in preparation of the construction of a pilot wave power plant" , Presented at the 6th EWTEC conference in Glasgow , 28th of August to 3rd of September 2005

M. Stålberg , R. Waters, M. Eriksson, O. Danielsson, K. Thorburn, H. Bernhoff, M. Leijon, " Full-Scale Testing of PM Linear Generator for Point Absorber WEC" , Presented at the 6th EWTEC conference in Glasgow, 28th of August to 3rd of September 2005

Bernhoff. H , Leijon. M, "Conversion of wave energy to electricity", The Scandinavian Shipping Gazette, The Scandinavian Yearbook of Maritime Technology 2004, October 1, 2004

Thorburn K., Bernhoff H., and Leijon M, "Wave energy transmission system
concepts for linear generator arrays" Ocean Engineering, 31(11-12), pp 1339 – 1349, August 2004.

B. Bolund, E. Segergren, A. Solum, R. Perers, L. Lundström, A. Lindblom, K. Thorburn, M. Eriksson, K. Nilsson, I. Ivanova, O. Danielsson, S. Eriksson, H. Bengtsson, E. Sjöstedt, J. Isberg, J. Sundberg, H. Bernhoff, K.-E. Karlsson, A. Wolfbrandt, O. Ågren, and M. Leijon, "Rotating and linear synchronous generators for renewable electric energy conversion – an update of the ongoing research projects at Uppsala University" Nordic Workshop on Power and Industrial Electronics, NORPIE 2004, Trondheim, Norway, 14–16 June 2004.

O. Danielsson, K. Thorburn, E. Sjöstedt, and M. Leijon, "Simulated response of a linear generator wave energy converter" ISOPE-2004, Toulon, France, 23–28 May 2004.

M. Eriksson, K. Thorburn, H. Bernhoff, and M. Leijon, "Dynamics of a linear generator for wave energy conversion" 23rd International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, Vancouver, Canada, 20–25 June 2004.

Ivanova I., Ågren O., Bernhoff H., Leijon M., "Simulation of a 100 kW permanent magnet octagonal linear generator for ocean wave energy comversion and utilization", Scientific Technical Review Journal (Nauchno-Tekhnicheskie Vedomosti), Vol.1. pp. 239 – 244, Saint-Petersburg, Russia, 2004

A. Ivanova, O. Ågren, H. Bernhoff, M. Leijon, "Simulation of cogging in a 100kW permanent magnet octagonal linear generator for ocean wave conversion", Int. Symp. on underwater technology, Taipei, Taiwan, 20-23 april, 2004

Mats Leijon, Hans Bernhoff, Marcus Berg, Olov Ågren, "Economical considerations of renewable electric energy production -especially development of wave energy" Renewable Energy Volume 28, Issue 8, July 2003, Pages 1201-1209
SummaryPlus | Full Text + Links | PDF (245 K)

O. Danielsson, K. Thorburn, M. Eriksson, M. Leijon "Permanent magnet fixation concepts for linear generator" Fifth European wave energy conference 17-19 sept, 2003 PDF (472k)

Ivanova, O. Ågren, H. Bernhoff, M. Leijon "Simulation of a 100kW permanent magnet octagonal linear generator for ocean wave conversion"
Fifth European wave energy conference 17-19 sept, 2003 PDF (371k)

Avhandlingar

Magnus Rahm , "Ocean Wave Energy: Underwater Substation System for Wave Energy Converters", Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology, ISSN 1651-6214; 711, Abstract + Fulltex

Olivia Langhamer, "Wave energy conversion and the marine environment: Colonization patterns and habitat dynamics", Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology, ISSN 1651-6214; 663, Abstract

Rafael Waters, ”Energy from Ocean Waves. Full Scale Experimental Verification of a Wave Energy Converter”, Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 580, ISBN 978-91-554-7354-9, Abstract

Mikael Eriksson, "Modelling and Experimental Verification of Direct Drive Wave Energy Conversion. Buoy-Generator Dynamics", Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 287, ISBN 978-91-554-6850-7

Oskar Danielsson, ”Wave Energy Conversion, Linear Synchronous Permanent Magnet Generator”, Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 232, ISBN 91-554-6683-4

Karin Thorburn, ”Electric Energy Conversion Systems: Wave Energy and Hydropower”, Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 202, ISBN 91-554-6617-6

Licentiater

Simon Tyrberg, ”Studying Buoy Motion for Wave Power”,
UURIE 313-09L, Uppsala 2009 PDF

Cecilia Boström, ”Electrical System of a Wave Power Plant”,
UURIE 308-09L, Uppsala 2009