Śruby kulowe NSK a innowacyjny sposób wytwarzania energii odnawialnej z ruchu fal morskich

Szwedzki start-up Ocean Harvesting ujarzmia nowe, niewyczerpane źródło energii – dzięki unoszącym się na powierzchni morza bojom możliwe jest przekształcenie ruchu góra/dół na energię elektryczną. W procesie tym istotną rolę odgrywają śruby kulowe o dużej wytrzymałości firmy NSK.

Nawet jeśli udział wytwarzania energii odnawialnej stale rośnie, to wobec ambitnych celów redukcji emisji CO2 gospodarka światowa musi opracować nowe, zrównoważone źródła wytwarzania energii.

Ocean Harvesting opracował rozwiązanie, które generuje energię z ruchu fal morskich. Podstawowa koncepcja systemu zwana InfinityWEC (Wave Energy Converter, konwerter energii fal) opiera się na wykorzystaniu boi przymocowanych do dna morskiego. Fale oceaniczne powodują, że boje unoszą się i opadają, a ruch ten jest przechwytywany przez hydrauliczny system sprężyn dociskowych (siłownik hydrauliczny połączony z dużą objętością gazu) i dwie wytrzymałe śruby kulowe NSK. Nakrętki śrub kulowych łączą się bezpośrednio z cylindrem siłownika, przekształcając w ten sposób ruch liniowy góra/ dół na ruch obrotowy wrzeciona śruby kulowej, który działa bezpośrednio na generator, wytwarzając energię elektryczną.

Zdjęcie: Dwie śruby kulowe NSK i hydrauliczny system sprężyn dociskowych przekształcają ruch boi góra/dół na ruch obrotowy, który napędza generator. Zdjęcie: Ocean Harvesting

Zanim ta elegancka i zrównoważona koncepcja mogła zostać wdrożona w praktyce, trzeba było opracować wiele szczegółowych rozwiązań. Na przykład w celu efektywnego wytwarzania energii konieczne było zapewnienie optymalnego ustawienia korpusu boi dla każdej pojedynczej fali.
Niezbędne było również zagwarantowanie ruchu powrotnego nakrętki śruby kulowej w dół, co jest zadaniem realizowanym przez siłownik hydrauliczny. Przechowuje on część energii wytworzonej dzięki sile wyporu i uwalnia ją do śruby kulowej, gdy ta porusza się w dół.

Dobór układu napędowego do realizacji powyższych funkcji również wymagał dużej staranności, zwłaszcza że stale pracuje on w niesprzyjających warunkach środowiskowych (szczelny kadłub pod wodą) i przy ograniczonych możliwościach przeprowadzenia konserwacji.

Mikael Sidenmark, dyrektor generalny Ocean Harvesting Technologies AB, wyjaśnia: – W porównaniu do testowanych przez nas wciągarek i napędów zębatkowych śruby kulowe okazały się najlepszą opcją, która zapewnia generatorowi dużą siłę, długi skok, wysoką sprawność i wysoką moc obrotową.

Bardzo długa żywotność śrub kulowych z serii HTF przeznaczonych do ciężkich obciążeń ostatecznie zdecydowała o wyborze firmy NSK jako dostawcy. Mikael Sidenmark podkreśla: – Oczekuje się, że śruby kulowe wykonają 100 milionów cykli obciążenia w ciągu 20 lat – to bardzo wymagające zadanie. Dobry poziom dostępnego wsparcia był kolejnym powodem nawiązania współpracy z NSK – dodaje Sidenmark.

Zdjęcie: System WEC Ocean Harvesting może generować energię z ruchu z fal morskich w sposób zrównoważony i neutralny pod względem emisji CO2. Zdjęcia: Ocean Harvesting

Rozwój wysokowydajnych śrub kulowych serii HTF był pierwotnie związany z zastosowaniami w wytrzymałych obrabiarkach, takich jak prasy i inne maszyny formujące, a także wtryskarki z napędami elektrycznymi, które zastąpiły wersje hydrauliczne. Dzięki swojej zdolności do przenoszenia bardzo ciężkich obciążeń przy jednoczesnym osiąganiu wyjątkowo długiej żywotności, śruby kulowe serii HTF nadają się również do innych zastosowań infrastrukturalnych, takich jak elementy tłumiące w innowacyjnych systemach, które pomagają chronić wysokie budynki przed skutkami trzęsień ziemi.

Ocean Harvesting prowadzi obecnie testy z prototypem «InfinityWEC» w skali 1:10. Jeśli ich wynik będzie pozytywny w 2023 r. odbędą się próby morskie z prototypem w skali 1:3, a następnie w 2024 r. zostanie sprawdzony pierwszy pełnowymiarowy «konwerter energii fal» w celu udowodnienia jego żywotności. W międzyczasie firma NSK będzie zajmować się pracami rozwojowymi, projektowaniem i produkcją wytrzymałych śrub kulowych HTF w rozmiarze wymaganym przez Ocean Harvesting.

Zdjęcie: Wytrzymałe śruby kulowe serii HTF, pierwotnie opracowane dla obrabiarek, pomagają również w ochronie budynków i mostów przed skutkami trzęsień ziemi. 

Źródła zdjęć: NSK

O NSK Europe
NSK Europe Ltd. jest europejskim oddziałem japońskiej firmy NSK produkującej łożyska z siedzibą w Tokio. Firma została założona w 1916 r. i zatrudnia obecnie około 30.4 tys. osób na całym świecie. Produkty i rozwiązania oferowane przez tego dostawcę dla firm przemysłowych i motoryzacyjnych można znaleźć wszędzie tam, gdzie wykorzystuje się elementy związane z ruchem. Oprócz prawie wszystkich typów łożysk tocznych, portfolio firmy obejmuje zespoły łożyskowe w obudowach, technologię liniową, łożyska piast kół, łożyska przekładni i silnika oraz układy kierownicze. Firma pragnie osiągnąć perfekcję we wszystkich swoich działaniach biznesowych. Jej celem jest bycie liderem w swojej branży pod względem jakości, do czego dąży poprzez ciągły proces doskonalenia, rozwoju optymalnego produktu, optymalizację procesów produkcyjnych i proklienckie nastawienie procesów obsługi. W roku podatkowym 2020, ponad 4,35 tys. pracowników NSK Europe Ltd. wygenerowało sprzedaż przekraczającą 792 mln euro.
www.nskeurope.pl