Havenergi? Flodkraft? Der er et værktøjssæt til det

Er havenergi endelig her?

Dette spørgsmål, i forskellige former, dukker op i nyhedsartikler hvert år, hvis ikke hver måned. I 2021, Wired magasinet hævdede, at "USA endelig forsøger at låse op for bølgeenergiens kraft." I 2022 blev Wall Street Journal spurgte:"Kan havet hjælpe med at redde planeten?"

Det enkle svar er ja, havet – specifikt ren energi genereret fra bølger, tidevand og hav- og flodstrømme – kan hjælpe med at redde planeten. Den energi, der er tilgængelig fra denne vedvarende energiressource, kaldet havenergi, svarer til omkring 80 % af USA's årlige elbehov. Selvom noget af den kraft ikke praktisk talt kan udnyttes, for at opbygge en fremtid med 100 % ren energi, har verden brug for al den vedvarende energi, den kan få.

Nu kan udviklere af havenergi begynde at bygge denne fremtid hurtigere (og billigere) med Marine and Hydrokinetic Toolkit (MHKiT), et massivt, søgbart, open source-videncenter, der giver udviklere den nødvendige kode til at analysere, hvor godt deres teknologi kan præstere på forskellige hav- og flodersteder. For nylig opdateret indeholder værktøjssættet nu data om tidevands- og floderenergiressourcer, faktorer (som turbulens og sediment), der påvirker, hvordan teknologien fungerer under vandet, analyse af ekstreme bølger og mere.

"Jeg er virkelig ivrig efter at hjælpe med at løse klimaændringer på enhver måde, jeg kan," sagde Rebecca Fao, en forsker ved National Renewable Energy Laboratory (NREL), som hjalp med at udvikle MHKiT. "Ren energi, herunder havenergi, har en nøglerolle at spille i det, så jeg er opsat på at se det tage fart. Det kan virke som en lille brik i puslespillet, men uden data af god kvalitet kan industrien ikke komme videre. ."

Havenergi kan hjælpe med at redde planeten. Men hvordan denne spirende industri opnår kommerciel brug er et langt mere kompliceret spørgsmål. For at give et data-kørekort gik NREL-forskere sammen med Pacific Northwest National Laboratory og Sandia National Laboratories for at udvikle den første version af MHKiT, som indtager, behandler, visualiserer og administrerer data om alt fra en enheds strømproduktion og evne til at modstå forskellige mekaniske belastninger på, hvor meget energi der strømmer gennem hav- og flodområder på tværs af USA.

Før MHKiT skulle udviklere designe deres egen kode for at analysere, hvor godt deres teknologi klarede sig under en bølgetank eller et åbent hav-test. Men kodeudvikling – og validering – kan være tidskrævende og dyrt. MHKiTs delte software og data er ikke kun gratis, men også standardiseret og kvalitetskontrolleret.

"Standardisering er virkelig nøglen," sagde Fao, "så alle drager de samme konklusioner om ydeevnen af ​​deres enheder eller design." Udviklere skal både indsamle og behandle data af høj kvalitet for at forberede deres teknologi til at overleve et specifikt flodsted og lære, hvad der går rigtigt (og forkert) ude på havet.

MHKiT kan hjælpe med alt det. Softwaren blev oprettet i 2019 med finansiering fra det amerikanske energiministeriums kontor for vandkraftteknologi og er tilgængelig i både Python og MATLAB. Nu udgiver MHKiT-teamet mere robuste versioner til hver platform.

På sin Python-platform rummer MHKiT nu data for tidevands- og flodersourcer, herunder hvor meget energi der er tilgængelig på hvilke steder, hvor hurtigt og turbulent vandet er på disse steder, og hvilke undervandshindringer – såsom sand og sten – der kan forstyrre en enhedens ydeevne. (For havenergi-diehards betyder dette data fra Acoustic Doppler Current Profilers og Delft3D.)

Plus, bølgeenergiudviklere kan nu analysere ekstreme bølger, som deres maskiner kan møde på deres valgte installationssted. Uforberedte enheder overlever muligvis ikke disse bølger; med MHKiT kan udviklere øge sandsynligheden for, at de vil holde ud.

På MATLAB-platformen trækker MHKiT-teamet masser af data ind - som bølgehøjder, strømhastigheder og vandtemperaturer - samlet af en gruppe bøjer, der administreres af Coastal Data Information Program. For bedre at forudsige vejret og klimaet, som havenergiteknologi kan komme ud for offshore, tilføjede MHKiT-teamet også historiske bølgedata. Når det er færdigt, vil dette såkaldte hindcast-datasæt dække hele USA.

Bare fire år gammelt er MHKiT allerede et populært værktøj, downloadet over 4.000 gange (selvom nogle af disse downloads er gentagne kunder, der kommer tilbage efter mere).

Dernæst planlægger værktøjssættets udviklingsteam at integrere endnu flere data og funktionalitet for at tage højde for hybridenergisystemer - som dem, der parrer flydende vindmøller eller solpaneler med marineenergienheder - og for mindre nicheteknologier, der bruges til at drive den blå økonomi. Disse omfatter ubemandede havdroner til havudforskning eller bølgedrevne afsaltningsanordninger til at producere rent drikkevand på fjerntliggende steder eller til at støtte katastrofehjælp.

Jo mere robust MHKiT bliver, jo hurtigere kan havenergiindustrien nå kommercialisering og ændre disse spekulative overskrifter til definitive udsagn som "Marine Energy Is Finally Here."