VIMEC: En omformer for bevegelsesenergi

Vann er det største naturlige mediet for energilagring på jorden. Hvis vi kunne utnyttet bare 0,1 % av den marine hydrokinetiske energien (MHK), ville det dekket energibehovet til 15 milliarder mennesker.

Mange har prøvd å utnytte energien som genereres av tidevann, bølger og strømmer. Alle møter de samme utfordringene knyttet til lav energiproduksjon; høy terskel for effektiv drift, miljømessig utfordringer og at anleggene forstyrrer folk og kystnære eiendommer.

Teamet bak VIMEC (Vortex-Induced Motion Energy Converter) har tenkt på alt dette under utviklingen av deres løsning. VIMEC er en bærekraftig, kostnadseffektiv og fornybar energiomformer som har potensial til å levere høy og stabil energiproduksjon, samtidig som den er enkel, skalerbar, tåler belastninger, kan tilpasses ulike miljø og forstyrrer ikke natur og folk.

Den første piloten ble utviklet med støtte fra FORNY-programmet. Piloten skulle bevise at konseptet er gjennomførbart, og den skulle validere CFD-modellene som er utviklet ved Universitetet i Stavanger.

ENERGILAGER: Kunne vi bare utnyttet 0,1 % av den marine hydrokinetiske energien, ville det dekket energibehovet til 15 milliarder mennesker (Foto: Michael Olsen)

Litt om teknologien
VIMEC sin løsning går ut på generering av hydrokinetisk energi fra havstrømmer ved hjelp av vortex-indusert vibrasjon og galoppering i tilknytning til rør fastmontert i ramme. Bevegelsen fanges opp og konverteres til elektrisk energi ved hjelp av elektromagnetisk høsting.

Mulige bruksområder
Det kan typisk være anlegg i eller nær vann med strømning der en har behov for energi i forholdsvis liten skala. Det kan være oppdrettsanlegg, bøyer eller sensorer til havs etc. Det første testanlegget vi ser etter, bør være et oppdrettsanlegg som i dag benytter strøm fra dieselaggregater (off-grid). Det er rundt 500 slike anlegg i Norge i dag, som helt eller delvis får strøm fra diesel. Et typisk døgnbehov fra disse vil være 350-500 kWh

Slike oppdrettsanlegg er i gang med å implementeres batteribaserte, hybride energisystemer. Det gjør de for å redusere dieselforbruket ved å optimalisere kjøringen av aggregatet. Det vil være mulig å lade anleggets batterier med energikilder fra eksempelvis marine hydrokinetiske energien (MHK), sol og/eller vind.

Status for VIMEC i dag
Prototype bygget og testet ved SINTEF Ocean. Tidligere simulerte effektmodeller er verifisert.
Søker FORNY om ytterligere finansiering for å få integrert løsningen med energihøstesystem samt uttesting i felt.

Støttet av Valide
• Validé TTO deltar i undersøkelser for kommersialisering
• Forretningsutvikler: Ole Jørgen Engelsvoll
• Forskningsmidler fra FORNY-programmet.

ONS: UiS-forsker Marek Janocha og professor i marinteknologi, Muk Chen Ong, presenterte teknologien VIMEC på ONS 2022, og fikk oppmerksomhet fra Dagsavisen. (Foto: Sceen shot Dagsavisen)

LES MER: UiS-oppfinnelse produserer elektrisitet fra havstrøm

VIMEC: Vortex-Induced Motion Energy Converter

Water is the largest natural medium for energy storage on Earth. If mankind could harness just 0.1% of the marine hydrokinetic energy (MHK) it would cover the energy needs of 15 billion people.

While several devices have been trying to harness the energy generated by the ocean’s tides, waves, and currents, they all face challenges related to low energy output, high load threshold for efficient operation, environmental incompatibility, and obtrusion to people and coastal property. With this in mind, the team behind the proposed innovation has been developing VIMEC (Vortex-Induced Motion Energy Converter): a viable, cost-effective, and renewable energy converter that has the potential to deliver high and stable energy output, while being simple, scalable, robust to environmental loads, non-obtrusive and neutral for marine life.

A first pilot unit was developed with support of the FORNY program to demonstrate the feasibility of the concept and validate the Computational Fluid Dynamics (CFD) models developed at the University of Stavanger.

More about the technology
VIMEC's ​​solution is based on the generation of hydrokinetic energy from ocean currents by means of vortex-induced vibration and galloping. A unique design of an oscillator capable of adjusting to local flow conditions has been developed. Connecting the oscillator via suspension system to a rigid frame resulted in a compact generator device where the flow-induced motion is captured and converted to electrical energy by means of electromagnetic harvesting.

Applications
Typical applications will be found in the offshore or nearshore waters with current flow where one needs relatively small scale, robust energy source. This encompasses fish farms, navigation buoys or sensors in the opean sea, and more. The first test pilot will be powering an off-grid fish farm that currently uses electricity from diesel generators.

There are around 500 such fish farms in Norway today, which receive all or part of the electricity from diesel generators. A typical daily requirement from these will be 350-500 kWh.

The aquaculture industry is in the process of implementing battery-based hybrid energy systems where, in the first round, have a potential to limit the diesel consumption by 50%. This is also a great opportunity to integrate renewable energy sources, where VIMEC due to its characteristics becomes a viabale choice.

In this market, the solar energy has challenges related to space and power output regularity, while the wind energy has challenges related to noise, vibration and OPEX. VIMEC aims to solve these obstacles by providing stable energy output at low OPEX.

Status of VIMEC today
Prototype built and tested at SINTEF Ocean. Numerical models used in digital prototyping validated against the experimental results.
Applies FORNY for additional funding to integrate the solution with energy harvesting system and field testing.

Support from Validé
• Validé TTO supports the commercialization
• Business development by Ole Jørgen Engelsvoll
• Financial support from FORNY program (Forskningsrådet)