Vad är våg- och tidvattenkraft och hur fungerar det?

Hur fungerar våg- och tidvattenkraft?

Kraftproduktion från havet kan delas upp i vågkraft och tidvattenkraft. Vågkraft utnyttjar energin i vågrörelse för att producera el. Till skillnad från andra etablerade kraftslag råder det ingen konsensus på marknaden kring vilken konstruktion som är den mest effektiva metoden för energiutvinning.

En av metoderna är en så kallad oscillerande vattenpelare (se figur). Konstruktionen består av en kammare med en öppning under vattnet och en öppning ovanför. När en våg kommer stiger vattenytan i kammaren, när detta sker, trycks luften i kammaren över en turbin.

Stilistisk bild av en oscillerande vattenpelare

Ett annat alternativ är vattentransportsystem. Vattentransportsystem använder samma princip som ett traditionellt vattenkraftverk. Kraftverket använder vågor för att samla vatten för att introducera en höjdskillnad mot havsytan. El kan sedan produceras när vattnet släpps tillbaka.

Tidvattenkraft använder sig också av höjdskillnader i vattennivån för att producera el. Ett tidvattenkraftverk släpper in vatten i en damm under högt tidvatten och lagrar det tills tidvattnet sjunker. 

Vilka fördelar finns det och hur stora är potentialen?

Energimängden i haven är enorm. Den totala potentialen för vågkraft uppskattas av FN:s klimat panel (IPCC) till 32 000 TWh per år. Som referens var den globala elanvändningen år 2019 endast 23 000 TWh. Vågkraft har också hög energidensitet, den är cirka fem gånger större än exempelvis vindkraft.

Den största potentialen för kraftproduktion i Sverige är på västkusten, där vågorna är större och fler. Det betyder inte att placeringen av kraftverk i Östersjön är uteslutet. Vattnet i Östersjön är lugnare och har lägre salthalt vilket minskar slitage på kraftverken. Vågkraft producerar el mer regelbundet än de andra förnybara kraftslagen (undantag vattenkraft) och kan därför erbjuda stabilitet till elsystemet.

Potentialen för tidvattenkraft är lägre än för vågkraft. Den totala potentialen för tidvattenkraft är mellan 150 och 800 TWh årligen. Stora delar av möjligheterna är lokaliserade kring Europas västkust där tidvatten nivåerna är höga. Eftersom tidvattnet är regelbundet blir kraftproduktionen planerbar.

Vilka utmaningar finns det?

Det finns många utmaningar kopplade till vågkraften som har gjort att kraftslaget ännu inte används kommersiellt. Den största utmaningen är slitage och underhåll. Havet är ofta en ogästvänlig plats och den stötande kraften i vågor kan orsaka stort slitage på olika strukturer. 

Salthalten i vattnet kan orsaka erodering av material, som då oftare måste genomgå underhåll. Det samma gäller vegetation som börjar växa på kraftverket och förhindrar att det fungerar normalt. Underhåll är dyrt och svårt, framför allt på havsburna kraftverk. Ett alternativ för att minska underhåll är att överdimensionera kraftverket så att det blir mer motståndskraftigt. Detta innebär dock ökade materialkostnader. 

Problem kopplade slitage och underhåll medför produktionskostnader. För att göra vågkraft ekonomiskt gångbart krävs det att kraftproduktionen är hög. I dagsläget klarar inte vågkraftverk att producera tillräckligt hög effekt för det. 

Tidvattenkraft begränsas främst av geografisk tillgänglighet. Tidvattennivåerna behöver vara tillräckligt stora för att kunna placera ett kraftverk där.

Var är tekniken idag?

I dagsläget existerar vågkraftverk endast som prototyper. Dessa prototyper klarar av att generera el men är inte tillräckligt effektiva för att produceras på kommersiell skala. Tidvattenkraft däremot finns etablerat på olika platser runt om i världen. I Frankrike längs med floden Rance finns ett tidvattenkraftverk installerat som har en genomsnittlig effekt på 57 MW, vilket motsvar motsvarar en vindkraftspark på ca 30 stycken vindkraftverk.