Udvikling af bølgenergimaskinen WaveSpinner

Handlings- og forretningsplan for virksomheden
Povlonis Innovation, CVR/SE 28954166

opdateret 4. marts 2008

1. Kort sammenfatning, konklusioner og anbefalinger
Handlings- og forretningsplanen omfatter udvikling, tests og prototypefremstilling frem til fuldskala bygning af en bølgeenergiconverter, benævnt WaveSpinner eller BølgeRok på dansk.
Dansk brugsmodelregistrering af konceptet, BR 2006 00320, gældende fra 04-12-2006.

Teknologien handler om at uddrage energi af havets bølger. Bølgeenergi er en naturlig fri energiform, hvor teknologiens værdi ligger i at bidrage til global nedsættelse af CO2 udslippet samt bidrage til forsyningssikkerheden. Dette vil være et langt sejgt træk af investeringer over år, men det kan påvises at være rentabelt på sigt.
Da udviklingen af en stor energigivende bølgeenergimaskine er vanskelig og bekostelig, bør man først bygge og teste i modelstørrelse. Dette kan fint lade sig gøre, da store vandbølger har samme egenskaber som små bølger. Skalamodellen og dens egenskaber kan så skaleres op efter retningslinier givet ved Froudes modellov. Der bliver således tale om en trinvis udvikling frem til fuldskala, som er givet ved den maksimale bølgehøjde på lokaliteten, hvor maskinen tænkes anbragt.

Strategi:
Trin I (gennemført):
Efter en del år med indledende eksprimenter, eksisterer nu en WaveSpinner enhed i størrelse 1:20. Det er påvist, at konceptet virker, ved test i bølgetank på Aalborg Universitet i 2003 samt ved test i rigtige bølger på Nordisk Folkecenters test site i Nissum Bredning i Limfjorden år 2006. Modellen er indtil videre afhængig af anbringelse på en eksisterende platform.
Trin II (2008): Bygning og test af en WaveSpinner enhed på egen platform i skala 1:10 med Power Take Off, PTO. Fornyet test ved forskellige bølgehøjder og optegning af powerkurver. Derefter udbytte- og overlevelsestest i åbent farvand i mindst et halvt år.
Trin III: Flere WaveSpinner enheder sammenbygges på en fælles platform, WaveSpinners Connected. De elektriske bidrag fra enhederne kombineres i serie- og parallelkoblinger efter nærmere bestemmelse. Forbindelse til det offentlige net etableres.
Trin IV: Det arbejdes videre med konstruktion af et flydende forankret anlæg bestående af flere sammenbyggede og elektrisk forbundne WaveSpinner enheder, WaveSpinners Connected på neddykkede stabiliserede pontoner.
Trin V: Oprettelse af et bølgeenergiforsyningsselskab eller salg til et eksisterende selskab, der leverer strøm til det offentlige net eller til private virksomheder til fabrikation, f.eks. elektrolyse af vand til Hydrogen og Oxygen eller Klor.

Projektet er på alle stadier åbent for deltagelse af andre virksomheder efter nærmere aftale.

2. Det unikke ved WaveSpinner konceptet
WaveSpinner er en flyderbaseret mekanisk maskine, hvor et dobbeltvirkende transmissionssystem opfanger og omdanner flyderens op- og nedgående bevægelse til rotation af et svinghjulssystem, hvori der er integreret en permanentmagnetgenerator, PMG, til fremstilling af elektricitet. WaveSpinnermaskinen adskiller sig fra andre maskiner under udvikling ved at være rent mekanisk og dobbeltvirkende, hvor de fleste andre maskiner kun udnytter halvdelen af bølgens bevægelser og relaxerer den anden halvdel. Desuden kan et større bølgeelværk opbygges flexibelt efter lokale forhold af flere WaveSpinner enheder, idet hver enhed er en selvstændigt fungerende maskine, hvor flyderen via sit dobbeltvirkende transmissionssystem trækker sin egen generator. Bidrag fra de enkelte generatorer kan kombineres og opsummeres til et samlet output.
Se iøvrigt bilaget Fordele.

3. Den nuværende position
Siden 1995 har der på privat basis været tale om produktudvikling af en bølgeenergimaskine til convertering af havbølger til mere brugbare energiformer, såsom elektricitet. Der er gennemført en lang række småeksperimenter i egen bølgetank, som har ført frem til BølgeRok/WaveSpinner konceptet. En skalamodel i forholdet 1:20 har været afprøvet med lovende resultater, dels i en bølgerende på Aalborg Universitet og dels i rigtige bølger på en testsite i Limfjorden.

Pr. 1/1 2006 etableredes en virksomhed, Povlonis Innovation, CVR/SE nr. 28 95 41 66, til at videreføre opgaven. Det er i øjeblikket en enkeltmandsvirksomhed. Men der er behov for at involvere flere virksomheder repræsenterende forskellige ekspertiser i arbejdet, f.eks. ved dannelsen af et konsortium. I første omgang sigtes mod at fremstille og teste en prototype af et modul af WaveSpinner-maskinen i skala 1:10 med integreret PM-generator i løbet af 2008. Dette vil være velegnet til demonstration af teknologiens rentabilitet og sødygtighed med henblik på yderligere finansiering. På længere sigt er det målet at sammenbygge flere WaveSpinner moduler til et egentligt bølgeelværk, WaveSpinners Connected, som er det færdige kommercielle produkt.

4. Marked, kunder og konkurrenter
Markedet er endnu uudviklet, men i stærk tiltagende. Der er relativt få kunder og efterhånden en del konkurrenter. Efterspørgslen efter naturlig forureningsfri energi forventes at være stærkt stigende. Blandt de vedvarende fornybare energiformer er udnyttelsen af bølgeenergien en relativ ny teknologi, om end ideer og visioner er mere end 100 år gamle. Nye materialer, produktionsformer og måleteknikker har givet visionerne en renæscence og mere realistiske muligheder for bygning af bølgenergiconvertere, som vil kunne fremstille elektricitet til konkurrencedygtige priser.

Kundegrundlaget er i sagens natur begrænset. Man kan dog forestille sig to scenarier:
1. Etableringen af et selskab/konsortium, som udvikler, bygger og derefter driver bølgeelværket kommercielt med levering af elektricitet til nettet eller til specialformål, så som elektrolyse til brug i forbindelse med den kemiske industri eller til varmeforsyning gennem naturgasnettet.
2. At den udviklende virksomhed på et tidspunkt i udviklingsforløbet eller ved færdig anlæg sælger anlægget til overtagelse af andre, såsom el-forsyningsselskaber, offshorevirksomheder, kemiske industrier eller brokonsortier. F.eks. vil Fehmersund broen have en fordelagtig retning i forhold til, at et bølgeelværk kan anbringes nedhængende fra et brogfag, hvor det ikke er nødvendig med gennemsejling. Levering til nettet indebærer mange kunder.

Konkurrenter, fordele/ulemper ved disse
Generelt kan man sige, at bølgernes 3-dimensionale fremtoning i grænsefladen mellem luft og vand frembyder forskellige energiopsamlingsmetoder, som sideordnet kan vise sig at være lige gode. I nuværende fase har intet koncept endnu vist sig at være det uovertrufne bedste. Der er således stadig plads til at udvikle nye koncepter, hvor erfaringer fra andre i takt med at de rapporteres kommer udviklingen af nye til gode.

Der findes 5-6 typer bølgeenergimaskiner under udvikling. Alene i Danmark er 12 aktive projekter undervejs. De fremmeste, som stadig ikke er i brug i fuld skala, men som testes i skalaforhold fra 1:10 til 1:2, er WaveDragon, WaveStar, WavePlane og Poseidons Organ. Ideen til AquaBuoy, som nu etableres ved den Nordamerikanske vestkyst, er også dansk. WaveDragon er et flydende overskyldningsanlæg med midlertid bassinlagring af vandet, før det søger tilbage til vandlinieniveauet gennem et antal turbiner. WaveStar er flyderbaseret fastmonteret på et fundament med mange flydere, der samlet via et hydraulisk transmissionssystem trækker en hydraulikmotor, der driver en generator. Waveplane (tidligere Bølgehøvl) er også et flydende overskyldningsanlæg, hvor bølgen lagdeles og skaber en roterende hvirvelstrøm inde i anlægget på vandets vej tilbage til vandlinieniveauet. Poseidons Organ har sideordnede flydere, der er hængslede som tangenter og har hydraulisk transmission. Bølgeenergien suppleres med energioptag fra vindmøller monteret på det flydende anlæg.
Desuden findes både udenlandske og danske udviklingsprojekter, hvor maskinen består af koblede canistre, pontoner eller klapper for anker. Med disse optages energien fra pontonernes indbyrdes vinkling som følge af bølgebevægelsen. Det sker typisk hydraulisk. Den mest kendte af disse er Pelamis, der er på vej til at blive søsat fra Portugals kyst. Klappernes længde sætter en nedre grænse for størrelsen af de bølger, som energien kan optages fra.
Yderligere en type er såkaldte OWCs, oscillerende vandsøjle anlæg, hvor vandoverfladen fungerer som et stempel i et kammer med åbningen nedad under vandlinien for bølgeindtaget og med luftturbiner øverst i kammervæggen. Denne type er også dobbeltvirkende, idet luftturbinen udnytter både sug og pust. Men den består af et uflexibelt kammer bygget ind i en klippe eller beton og er uegnet til danske forhold. 

For WaveSpinners vedkommende kan fremhæves, at den er flyderbaseret med overvejende lodret (maksimalt) energioptag. Desuden er den rent mekanisk og dobbeltvirkende, idet energioptaget fra såvel op- som nedbevægelsen ensrettes til samme rotation af et svinghjulssystem med PM-generator. Ingen af de ovennævnte maskiner er rent mekaniske og kun få af dem er dobbeltvirkende. WaveSpinner-konceptet er brugsmodelbeskyttet.  Se iøvrigt listen over WaveSpinners fordele.

5. Økonomisk potentiale
Slutproduktet fra et fuldskala søgående bølgeelværk er elektrisk strøm. Prisen på denne strøm vil afhænge stærkt af afstanden til land, idet kabelføringen må påregnes at koste 6-7 mill. kr. pr. km. Det må dog forventes, at prisen på bølgeel vil være konkurrencedygtig i forhold til el leveret fra havmølleparker, idet de vindskabte bølger fortsætter længere over tid ind i vindstille perioder.

Maskinproduktet:
WaveSpinner konceptet er imidlertid så fleksibelt, at de fuldt fungerende WaveSpinner grundmoduler fra 1 og opefter i antal kan anbringes kystnært, dels på egne ben, dels anbragt på eller imellem eksisterende høfder, dels nedhængende under broer eller fra kanten af eksisterende platforme. Desuden kan et anlæg med mange enheder/moduler, WaveSpinners Connected, udformes som et flydende anlæg på neddykkede stabiliserede pontoner for slæk forankring.

Anslåede fremstillingsomkostninger:
1. En prototype i størrelse 1:10 på egne ben til overlevelsestest og målinger 2 mill. kr.
2. 5 stk elektrisk forbundne moduler på kanten af en platform eller under en bro 10 mill. kr.
3. 40 stk elektrisk forbundne, WaveSpinners Connected, mellem 2 høfder på f.eks. Harboøre Tange 50 mill. kr.
4. 40 stk. WaveSpinners Connected flydende på stabiliserede neddykkede pontoner for anker i Nordsøen 100 mill. kr.
Disse beløb er med vilje sat skønsmæssigt højt, for at imødegå overraskelser.

Forventet salgspris:
Man må skelne mellem 1)eventuelt salg af produktionsanlæg undervejs i forløbet og 2)salg af elektricitet fra et færdigt fuldskala anlæg.
Vedr. 1: Salg af selve produktionsanlægget WaveSpinners Connected til overtagelse/videreførelse af andre kan ske ved dækning af hidtil investerede omkostninger samt en mindre royalty til virksomheden Povlonis Innovation for rådgivning og udnyttelse af ophavsretten.
Vedr. 2:  Salg af produceret bølge-el forventes på sigt at blive konkurrencedygtig med 1,65 kr. pr. kWh. EUs anbefaling vedrørende betaling for elektrisk bølgeenergi lyder på ½ euro pr. kWh som feed-in pris i starten, altså cirka 3,75 kr. pr. kWh.

Virksomheden:
Der forventes ikke salg af større mængder elektricitet de første 3-5 år, der må forventes stadig at være udviklingsfaser frem mod større anlæg. Der forventes dog en begyndende elektricitetsproduktion, der kan medvirke til at selvfinansiere udviklingen.

Generelle omkostninger:
Virksomhedens omkostninger og investeringer er indtil videre baseret på, at virksomhedsejeren, Povl-Otto Nissen, oppebærer en tjenestemandspension, som i overkommeligt omfang - sammen med andre opsparede pensionsmidler - skydes ind i udviklingen af bølgemaskine konceptet.

Branchen:
Branchen - forstået som energiforsyningsselskaber - er købestærk. Men bevidstheden om bølgeenergiens potentiale lader meget tilbage at ønske, og dermed er risikovillighed til investering ikke særlig stor. Der skulle imidlertid være "god plads" til produktet, idet ingen af de hidtil fremførte forskellige typer af bølgeenergiprojekter - indenlandske såvel som udenlandske - har endnu vist sig at være det endegyldigt bedste. En bølgeenergimaskines egnethed er endvidere stærkt afhængig af vilkårene på stedet, hvor den anbringes.

6. Forretningssystem
Forskning og udvikling:
Virksomheden Povlonis Innovation er oprettet som en privat forsknings- og udviklingsvirksomhed med formidling via skrift og undervisning som et væsentligt slutprodukt.

Konceptet er følgende: Forskning, udvikling og formidling.
Dette er og bør være tre sider af den samme sag.
Forskning består først og fremmest i bestræbelser for at komme til klarhed, indsigt i og forståelse af sammenhænge og virkemåder, således at ukendte forhold bliver til kendt viden.
Udvikling er et spørgsmål om at drage konsekvensen af den ved forskningen opnåede forståelse og i praksis indrette sig selv eller forhold i omgivelserne på det.
Formidling er at fortælle, forklare, beskrive og informere om den ved forskningen opnåede forståelse samt begrunde den deraf følgende udvikling.

Teknisk udvikling. Virksomhedens indehaver (p-o.n.) har eksperimenteret med at udvikle bølgeenergimaskiner siden 1995. De første eksperimenter foregik i badekar og akvarier med opfindelser som Bølgehejseværket, Faldgeneratoren og Bølgevippen - alle med Pover-Take-Off (PTO) målinger.
Under det tidligere nu afsluttede danske bølgekraftprogram fik p-o.n. via Bølgekraftforeningen støtte fra Energistyrelsen til udvikling af Bølgevippen og til bygningen af en Bølgetank til Havebrug (Konceptkataloget november 2002, koncept nr. 2.10, 2.11 og 8.2).
Bølgetanken måler 3 m x 1 m x 0,8 m og består af en ramme og bund af aluminium med side- og endeflader af akrylplader. I den ene ende er en manuelt betjent bølgegiver, i den anden en bølgedæmpende indretning. Tanken har siden været anvendt til test af flyderformer og størrelser. I den forbindelse er der forsket i at finde den hensigtsmæssige størrelse af flyderes vandliniediameter i forhold til de skiftende bølgelængder. Dette er rapporteret ved dokumentet "Bølgelængder, bølgehøjder, periodetid og absorptionbredde", eng.: "Wave length, wave heigth, periode time and absorption width".
Gennembruddet med WaveSpinner skete med opfindelsen/udviklingen af det særlige indre transmissionssystem, der gør maskinen dobbeltvirkende ved at ensrette flyderens op- og nedgående bevægelse til den samme rotation af et sæt svinghjul med integreret PM-generator. Generatoren får således tilført energi to gange i hver bølgeperiode svarende til hhv bølgens lift-arbejde og tyngdearbejdet på flyderen. Dette har Patent- og Varemærkestyrelsen udstedt brugsmodelregistrering (beskyttelse) for, DK BR 2006 00320 U3, med virkning fra 4. december 2006.
I år 2003 blev WaveSpinner maskinen testet i bølgerenden på Aalborg Universitet med lovende resultat, og i 2006 er maskinen blevet testet med forskellige flyderformer i rigtige bølger på Nordisk Folkecenters testsite i Nissum Bredning, ligeledes med lovende resultater.

Pr. 1. jan. 2006 oprettedes en enkeltmandsvirksomhed, Povlonis Innovation, CVR/SE 28954166, til at varetage den videre udvikling af konceptet frem til kommercialisering.

Der er en aftale med Institut for Vand, Jord og Miljøteknik ved Aalborg Universitet om yderligere test af WaveSpinner maskinen, eventuelt under medvirken af studerende under uddannelse.

Produktion
Virksomheden Povlonis Innovation har ikke produktionskompetencer udover modelkonstruktioner og kan ikke have nogen selvstændig produktion af bølgeenergianlægget, men kun en rådgivende funktion. Virksomheder med følgende kompetencer må inddrages: Mekanisk konstruktion, bærende konstruktioner (stål, aluminium), elektroteknik, målings- og styringselektronik, polymer teknik.

Levering og logistik
Efter etablering af bølgeelværket må produktet elektrisk strøm leveres til et eksisterende net eller anvendes til produktion på stedet. Eventuel overdragelse af et etableret bølgeelværk til et forsyningsselskab el.lign. må ske efter nærmere aftale.

Salg og markedsføring 
Virksomheden Povlonis Innovation er ikke produktions- og salgsvirksomhed, men en opfinder- og udviklingsvirksomhed, hvor markedsføring sker gennem information og opsøgende tiltag.

Købskriterier  
En kundes købskriterie vil være en tilstrækkelig lav pris pr. produceret kWh, både når det gælder leveret elektricitet, og når det gælder et bølgeelværks evne til at levere elektriciteten. Det vurderes, at prisen på bølge-el på sigt vil være konkurrencedygtig, afhængig af afstanden til land og kabelføringsmulighederne.

Nøglefaktorer
Af de identificerbare nøglefaktorer er virksomheden kun i stand til at opfylde forhold omkring "forskning og udvikling". I alle andre forhold må virksomheden basere sig på andres medvirken såvel som risikovillige investorer, hvilket heller ikke vil være unaturligt overfor en opgave af denne størrelse. Der arbejdes ihærdigt på at skaffe de nødvendige kontakter.

7. Eksterne faktorer
Stigende oliepriser vil gøre det mere attraktivt også at inddrage bølgeenergien i en vedvarende og renlig energiforsyning. Lavere elpriser for el produceret på anden vis (vindmøller) vil virke modsat. Et politisk ønske om at nedsætte CO2 udslippet virker fremmende, men den politiske holdning overfor udnyttelse af bølgenergi som en mulighed er meget forbeholden. Det samme gælder økonomiske eksperters vurderinger i sammenligning med andre vedvarende energiformer. Der ligger en stor opgave i at informere om bølgeenergien som en kæmperessource, og at det i dag - i modsætning til tidligere - er muligt at udnytte den med nutidens knowhow.

Den seneste udvikling er imidlertid, at der i regeringens energiplan, vedtaget februar 2008, er afsat 25 mill. kr. årligt i fire år til fordeling mellem bølgeenergi og solcelleenergi. Dette skønnes at bidrage væsentligt til mulighederne for at komme videre.

8. Strategi og handlingsplan
Efteråret 2007: Test i bølgetank på Aalborg Universitet af et WaveSpinner modul med ny flydertype og nyudviklet integreret PM-generator. Optagelse af powerkurver til dokumentation af maskinens ydeevne.
2008: Bygning og opstilling af et WaveSpinner modul i skala 1:10 på egen bærende konstruktion til test af ydeevne og overlevelse i rigtige bølger et sted i havet omkring Danmark.
2009: Bygning, opstilling og test af 5 stk. elektrisk forbundne moduler til et mindre prototypeanlæg af WaveSpinners Connected på samme bærende konstruktion. Såfremt der fremkommer tilbud om testmulighed fra eller på en eksisterende platform, modtages denne mulighed som attraktiv.
2010-2011: Udvikling, bygning og test af en flydende version af WaveSpinners Connected med et nærmere specificeret antal moduler i skala 1:5.
2012-2015: Bygning af et fuldskala anlæg specifikt dimensioneret til lokale forhold, såsom et 40 modul WaveSpinners Connected mellem to høfder på Harboøre Tange eller et tilsvarende anlæg nedhængende fra et brofag mellem to bropiller på Fehmersund broen.

Disse handlinger bringes til udførelse ved brug af testfaciliteter og rådgivning fra Aalborg Universitet, samt medvirken af udvalgte virksomheder med kompetencer indenfor de nævnte områder.

Da det er intentionen i vidt omfang at benytte aluminium til bærende konstruktioner, flydere og pontoner, er der indledt dialog om rådgivning fra videnscenteret Alucluster i Løgumkloster.

Budget:
2007: Privat investering fra start: 100.000
2008: Ramme: 2 mill. heraf privat investering 300.000, resten investorer, fonds og offentlig støtte. Muligheden for at komme videre afhænger af ekstern finansiering.
2009: Ramme: 10 mill. heraf optioner til medvirkende virksomheder samt offentlig støtte og fonds.
2010-11: Ramme: 50 mill. heraf optioner til medvirkende virksomheder samt offentlig støtte og fonds.
2012-15: Ramme: 100 mill. heraf optioner til medvirkende virksomheder samt offentlig støtte og fonds.

Povl-Otto Nissen
Povlonis Innovation, CVR/SE: 28 95 41 66
Tangevej 47 A, 6760 Ribe
Tel: 7542 3933, mob: 5126 0117
info@povlonis.dk
www.povlonis.dk