Valorka hverflarnir eru ný íslensk uppfinning, sem þróuð er í fjórum megingerðum. Þeir eru hægstraumshverflar; sérlega hentugir til virkjunar sjávarfallaorku. Þróun hverflanna, sem byggja á hugmyndum Valdimars Össurarsonar, hófst árið 2008, og var Valorka ehf stofnuð til að standa fyrir þróunarstarfinu og samstarf hefur verið við ýmsa aðila.
vatnshjol

Sjávarfallaorka er gríðarlega mikil orkulind, og á síðari árum hefur víða um heim verið lögð vaxandi áhersla á að finna tækni til nýtingar þessarar hreinu og endurnýjanlegu orku. Fram eru komnar nokkrar gerðir hverfla, sem skipta má í ýmsa flokka. Flestir eru af gerð skrúfuhverfla, og líkjast vindmyllum á landi. Sú gerð er hentug til að virkja mjög hraða strauma sem einkum finnast í sundum, en hentar illa til nýtingar straumasvæða sem eru margfalt algengari; t.d. straumrasta utan fjarða og sunda. Þar henta Valorka hverflarnir mun betur. Stór blöðin nýta straumþungann og verka því að sumu leyti líkt og segl.

Hverflarnir teljast til flokks þverstöðuhverfla.  Einkenni þerria er að meginásinn er hornréttur miðað við straumstefnu og breytt er áfallshorni blaða á hverjum snúningi þeirra um ásinn. Í þessum flokki eru einnig hin gamalkunnu vatnshjól sem fyrst komu fram á sjónarsviðið fyrir um 2000 árum.  Óbreytt vatnshjól nýtast ekki á kafi í straumvatni, þar sem átak straumsins er svipað báðumegin snúningsássins. Lausn Valorku felst í að minnka viðnám öðrumegin við ásinn samanborið við hina hliðina, með breytingum á hliðum vatnshjólsins og blöðum. Hver gerð hefur þó sína nálgun, og má greina þróunina í hverjum hverfli fyrir sig. 

valorka_1V-1 var fyrsta gerð Valorka hverfilsins.  Myndin sýnir lítið sýni- og virknilíkan, en með því voru sannaðir grunnþættir virkninnar.  Þetta markaði upphaf þróunarinnar. Farið var með þetta fyrsta líkan  nærtæknan læk og hann veitti fyrstu viðurkenningu á virkninni.  Þróunarferlið var hafið og frá þessari gerð þróaðist fljótlega önnur; V-2. Hún þótti hafa yfirburði um nokkur atriði og því hefur þróun V-1 ekki verið haldið áfram. Hverflinum má lýsa þannig:  Hliðarnar eru keilulaga og eru keilurnar hallandi og gagnstæðar. Blöðin eru milli keiluhliðanna og fest við þau með lið. Hvert blað er í tvennu lagi, með lið til hvorrar keiluhliðar og lið í miðju, og geta blaðhelmingarnir því lagst saman þegar keilurnar eru samsíða. Þegar straumþunginn lendir á opnum blöðum hjólsins, snýst það. Blöðin byrja að lokast hlémegin við hjólið og eru að fullu lokuð þar sem keiluhliðarnar eru samsíða. Þau opnast síðan aftur straummegin við hjólið og hringurinn endurtekur sig. Viðnámið er því mikið minna öðrumegin ássins en hinumegin og virkjanlegt snúðvægi myndast á öxlunum. Með sérstökum einkaleyfisvernduðum búnaði sem lýst er í næstu málsgrein getur hverfillinn unnið við straum úr báðum áttum án þess að snúningsáttin breytist.

valorka_2V-2 byggir á sömu grunnhugmynd og þróaðist í framhaldi af V-1. Munurinn felst fyrst og fremst í því að hér er búið að skipta út heilum keiluhliðum fyrir pinna sem veita blaðinu bakstuðning; loka þeim og opna. Með þessu vinnst ýmislegt; unnt er að láta blaðendana ganga inn í „keiluflötinn“ og hafa því blöðin stærri; blaðparið stýrir sér betur í straumnum sem leiðir til jafnara álags; efni og heildarviðnám minnkar. Virkniferill er í meginatriðum sá sami og í V-1.

Einkaleyfi hverflanna nær einnig yfir sérstakan búnað til að breyta afstöðu keilanna og nýta þannig straum úr báðum áttum; fallaskiptan straum. Þetta er gert með stýriuggum á ásunum, sem opna blöðin ýmist ofan eða neðan hjólmiðju. Þannig getur hjólið nýtt straum úr báðum áttum, án þess að breyta snúningsátt sinni.

valorka_3V-3 byggir á annarri nálgun, þó hann falli í sama meginflokk og hinir tveir.  Tvennt er einkum ólíkt;  Annarsvegar er hér um einfaldari smíði að ræða, með færri hreyfanlegum liðum. Hinsvegar er hverfillinn á heilum ási en ekki tvískiptum, svo einfaldara er að raða mörgum hverflum á sama ás og safna þannig afli i sameiginlegan rafal og annan búnað.  Í meginatriðum er þessi hverfill einföld skífa; hjólhlið. Hverju blaði er fest með lið á hlið blaðhjólsins, og geta blöðin verið mörg hvoru megin. Hvert blað er sveigt, þannig að straumop myndast milli þess og hjólsins andstreymismegin. Hverfillinn vinnur þannig að þegar blöðin eru samanlögð og ganga gegn straumnum mynda þau litla mótstöðu. Þegar straumopið lendir uppí straum opnast blöðin vegna straumþunga. Þau lokast þegar straumurinn þrýstir á „bak“ þeirra hinumegin ásmiðju. Straumurinn stýrir þannig opnun og lokun, en ekki vélrænn aflflutningur í hverflinum.

valorka_4
V-4 er þverstöðuhverfill eins og þeir fyrri, en lausnirnar eru aðrar
. Blöðin eru í pörum þannig að hverju blaði er fest við blaðás sem gengur gegnum meginöxulinn og getur snúist í sæti sínu um kvarthring.   Hver blaðás er sveigður til endanna; þannig að straumjaðar blaðs myndar dálítið horn við blaðásinn. Þessi sveigja, ásamt tengingu blaðanna í pör, veldur því að straumþunginn snýr blaðparinu í meginásnum á hringferð sinnu um hann, þannig að öðrumegin ássins snúa blöðin fleti móti straumi en hinumegin jaðri. Raða má mörgum blaðpörum á ásinn, og á ýmsan hátt. Aflið er leitt gegnum meginöxulinn til rafals.  Gerðin stóð sig mjög vel reyndist einkaleyfishæf.

v5 teikn skaV-5; fyrsti hverfill í sjóprófanir.  Áfram hélt þróunin.  Fram á sjónarsviðið kom ný gerð; án hjólhliða og með sjálfstæða opnun blaða.  
V-5 byggir á þeim fyrri en með breytingum til einföldunar og aukningar á afköstum.  Hér er hvert blað (3) sjálfstætt og situr á blaðpinna (5) sem er dálítið hallandi á öxlinum (1).  Hallinn veldur því að straumur kemur meira á öðrumegin á blaðið uppstreymis; opnar það og þrýstir því aftur að stoppara (7).  Undan straumi hleypur straumþunginn úr; og stuttu síðar kemur straumurinn í bakið á blaðinu og lokar því.  Blaðið lagar sig því að straumnum þegar það gengur móti straumi, og veitir þar lítið viðnám.  Hámarksviðnám verður hinsvegar hinumegin við ásinn.  Í opinni stöðu snúa blöðin lítillega inn að miðju og veita þannig straumþunganum á gagnstætt blað.  Þessi hverfilgerð er á beinum ási, og því er unnt að hafa marga hverfla á sama ási og samnýta búnað, s.s. rafal og festingar.

Þessi gerð var valin til fyrstu sjóprófana sem gerðar hafa verið á sjávarfallavirkjun á Íslandi.  Ekki nóg með það, heldur varð hann, eftir því sem best er vitað, fyrsti hverfill í heimi til að fara í sjóprófanir af þeim sem ætlaðir eru til orkuvinnslu úr lághraðastraumi um og undir 1 m/sek.  

2013 07 26 ai 7Sjóprófanir hófust 26. júlí 2013 í Hornafirði.  Sá staður var valinn eftir nokkra skoðun mögulegra prófunarstaða víðsvegar um landið.  Þar sem hverflarnir eru á þessu stigi prófaðir í fleka á yfirborðinu er æskilegt að vera laus við úthafsbáru en samt hafa fallaskiptan straum, allt að 1 m/sek.  Þannig aðstæður eru í Mikleyjarsundi á Hornafirði, en að auki er það rétt við góða aðstöðu í Hornafjarðarhöfn og mikilvæg aðstoð var í boði að hálfu Hornfirðinga.  Hannaður var og smíðaður sérstakur prófunarfleki.  Í honum er hverfillinn prófaður sem ø2m líkan; festur í grind þannig að unnt er að hífa hann úr sjó og slaka niður undir yfirborð.  Aflið er flutt með keðju í átaks- og snúningshraðamæli, auk þess sem straumhraði er mældur um leið.  Tvö sver rör halda flekanum á floti, en hann er um 25 m² að flatarmáli.  Valorka festi kaup á flutningabíl til að flytja flekann í pörtum, en hann var síðan settur saman við Hornafjarðarhöfn.  Hafnarstarfsemenn veittu góða aðstoð og drógu m.a. flekann á sinn stað með lóðsbátnum Birni lóðs.  Þar var flekanum lagt við botnfestingar og prófanir hafnar.  Í tveimur stuttum prófunum sumarið 2013 var einkum prófað notagildi flekans sjálfs, en ekki fengust marktækar niðurstöður varðandi hverfilinn.  Flekinn stóðst prófanir vel, þó enn megi bæta sum atriði.  Valdimar til aðstoðar við prófanirnar var Jóhann Eyvindsson, en hann hefur einnig veitt dýrmæta aðstoð við járnsmíðar, teiknun og marga aðra þætti verkefnisins.  Á meðfylgjandi mynd sést flekinn á prófunarstað í Mikleyjarál; hverfillinn er í efri stöðu og Valdimar á flekanum.  Jóhann er á gúmbát Valorku og Björn lóðs bíður átekta.  Myndina tók Agnes Ingvarsdóttir á Hornafirði, en hún og Guðbjartur Össurarson greiddu fyrir prófununum á ýmsan hátt.

Prófanirnar í Hornafirði marka ekki einungis upphaf íslenskrar sjávarorkutækni; fyrstu sjóprófanir íslenskrar sjávarfallavirkjunar, heldur var hér í fyrsta sinn í veröldinni prófaður í sjó hverfill sem ætlaður er til vinnslu sjávarfallaorku sem algengust er við strendur landa; um og undir 1 m/sek.  Slíkt forskot gæti reynst dýrmætt ef tekst að halda því þar til markaður fer að myndast á sviði sjávarorkunýtingar.

Unnið er áfram að frekari þróun Valorka hverflanna í mörgum útfærslum.  Prófaðir eru ýmsir þættir s.s. lögun og fjöldi blaða og fleira. Hverflarnir hafa tekið þróun sem rekja má í gerð þeirra. T.d. sýna hliðar hverfilhjólsins að nokkru þróunarstigin:  Í gerð V-1 hefur hliðunum verið breytt frá hefðbundnu yfirborðsvatnshjóli; í V-2 koma teinar í stað hliða; í V-3 er einungis ein hlið í stað tveggja; og í V-4 eru engar hliðar, en búið að leysa hlutverk þeirra með öðrum hætti. Þess má geta að ný gerð hverfilsins er á hugmyndastigi.

Unnið er að nýstárlegu tæki á vegum Valorku, sem er blendingur ölduvirkjunar og sjávarfallavirkjunar.  Tækið hefur fengið íslenska vinnuheitið "ölduhrókur" en á ensku má nefna það WATT (Wave Assisted Tidal Turbine).  Það byggir á hugmyndum Valdimars til virkjunar ölduorku en þær hafa, líkt og hverflarnir, verið í marga áratugi á hugmyndastigi.  Helsti þrándur í götu olduvirkjana er djöfulgangurinn sem verður á yfirborði sjávar í verstu veðrum.  Þrátt fyrir mikla viðleitni hugvitsmanna um allan heim hefur enn ekkert fundist sem stenst þau átök.  Hugmynd Valdimars byggir á notkun baujutækni á sama hátt og hérlendis hefur verið gert í fiskveiðum um langan aldur.  Í þessu nýja tæki er átakið frá baujunum fært niður á ás sjávarfallahverfils og nýtt þar til að auka afl hverfilsins með sérstökum tengibúnaði. Verkefnið er á fyrstu stigum þróunar og því verður ekki greint hér nánar frá þessum aðferðum.  Ekki er vitað til þess að blendingstæki af þessu tagi sé komið áleiðis í þróun annarsstaðar í heiminum, og því gæti hér verið um enn eitt tækifærið að ræða fyrir íslendinga til að verða í fremstu röð á framtíðarmarkaði.

Samstarf hefur verið við ýmsa aðila um þróunarstarfið. Verkstæði Valorku er í frumkvöðlamiðstöðinni Eldey að Ásbrú í Reykjanesbæ, en mikil vinna fer einnig fram á skrifstofunni að Skógarbraut 1104, Ásbrú. Mikilvægt skref var stigið þegar Halldór Pálsson Ph.D, dósent í vélaverkfræði við Háskóla Íslands kom að verkefninu. Halldór hefur síðan verið helsti sérfræðilegi ráðgjafi verkefnisins og samstarfsaðili, ásamt Vigfúsi Arnari Jósepssyni vélaverkfræðingu, sem er fyrrum nemandi Halldórs og tók vinnsluþátt í hverfli Valorku sem hluta af sínu lokaverkefni. Besta straumker landsins til prófana er staðsett í Veiðarfæraþjónustunni ehf í Grindavík, og er í eigu Fjölbrautaskóla Suðurnesja. Skólinn hefur reynst mikilvægur samstarfsaðili Valorku og veitt afnot af kerinu. Teiknun og hönnun er mikilvægur þáttur þróunarstarfsins og hafa ýmsir komið að því; Jóhann Björgvinsson verkfræðingur; Aðalsteinn Erlendsson; Jóhann Eyvindsson og Ingvar Magnússon á teiknistofunni Vís ehf, en hann er nú helsti ráðgjafi verkefnisins á sviði hönnunar.  Mikilvægt samstarf komst á við Hafrannsóknastofnun, sem m.a. miðar að mælingum á straumhraða í röstum á vænlegum virkjanasvæðum.  Héðinn Valdimarsson haffræðingur hefur verið helsti ráðgjafi varðandi straumasvæði og er tengiliður Valorku við Hafró í þessu samstarfi.  Fleiri aðilar hafa sýnt verkefninu áhuga og lagt til vinnu og ráðgjöf. Má þar t.d. nefna Björgvin Jónsson rafiðnfræðing; Ketil Sigurjónsson, lögfræðing; Guðbjart Össurarson frkv.stjóra o.fl. 

Þróunarverkefni Valorka hverfilsins er dæmi um verkefni sem alfarið er sprottið af hugviti einstaklings. Þó á bak við það liggi fjögurra áratuga athuganir og hugsun, þá komst hugmyndin ekki á þróunarstig fyrr en með efnahagslægð og atvinnuleysi árið 2008. Í byrjun voru horfurnar ekki sérlega glæsilegar fyrir atvinnulausan hugvitsmann með tvær hendur tómar og engin háskólapróf. Þeir hugvitsmenn hafa átt erfitt uppdráttar á Íslandi sem ekki koma úr jarðvegi háskólaumhverfis og hafa enga fjársterka aðila á bakvið sig.   Þetta hefur reynst þjóðinni dýrt og verið stjórnvöldum til skammar.
Eftir nokkrar tilraunir fór þó svo að sjóðaumhverfið áttaði sig á mikilvægi og möguleikum hverfilsins. Orkusjóður veitti styrk árið 2009 og Tækniþróunarsjóður veitti frumherjastyrk um sama leyti. Það dugði til að ljúka 1. áfanga þróunar árið 2010, sem fólst einkum í kerprófunum. Tækniþróunarsjóðurveitti síðan 3ja ára verkefnisstyrk frá 2011.  Ýmsir smærri styrkir hafa fengist, s.s. frá Landsbanka, Hornafjarðarbæ og Íslandsbanka. 
Þess er vænst að verkefnið njóti stuðnings samfélagslegra sjóða og samkeppnissjóða þar til það hefur náð því svigi að virkni hefur endanlega verið staðfest  og útfærð og öll einkaleyfi eru í höfn.  Eftir það er unnt að vænta aðkomu fjárfesta á þann hátt að frumkvæði og stjórnun verði í höndum þeirra sem að verkefninu standa og vonandi á þann hátt að sem best nýtist íslenskri þjóð.  Það er hinn upprunalegi tilgangur verkefnisins.  Til að hann náist er nauðsynlegt að íslenskir ráðamenn átti sig betur á þýðingu verkefnisins en þeir hafa hingað til gert.