Національна лабораторія відновлюваної енергетики (NREL) створила комплексну систему випробувальних об’єктів, що допомагає розробникам морської енергетики ефективно перевіряти свої прототипи перед розгортанням у відкритому океані.
Потенціал та проблеми морської енергетики
Сполучені Штати мають величезні ресурси морської енергії, які могли б забезпечити близько 60% потреб країни в електроенергії. Цей тип енергії видобувається з океанських хвиль, течій та припливів. Хоча повне використання цього потенціалу неможливе, навіть часткове застосування може значно допомогти.
Розробка технологій для використання морської енергії стикається з унікальними труднощами. Як зазначає Бен Макгілтон, інженер-електрик з NREL: «Можна стверджувати, що в деякому сенсі освоєння космосу насправді простіше. У космосі такі умови, як гравітація, радіація та вакуум є відносно передбачуваними, тоді як в океані постійно мінливі хвилі, течії та агресивна солона вода можуть створювати непередбачувані проблеми».
Випробувальні об’єкти NREL
Для подолання прірви між теоретичними розробками та практичним впровадженням NREL створила низку спеціалізованих установок. У 2021 році було встановлено перший хвильовий резервуар в Екологічній лабораторії морських хвиль (SWEL).
Наступного року з’явилася платформа великоамплітудних рухів (LAMP), яка може відтворювати значні океанські коливання без використання води. Лабораторія також обладнана динамометрами для тестування електричних компонентів та 3D-принтерами для швидкого виготовлення нових деталей.
Скотт Дженн, дослідник морської енергетики в NREL, описує перехід від комп’ютерних симуляцій до відкритого океану як “стрибок віри”. Він додає: «У морській енергетиці добре відома фраза, що хвиля, яка трапляється 1 раз на 100 років, з’являється в перший тиждень після розгортання».
Практичні випробування та результати
Бріттані Лайдон, аспірантка з Вашингтонського університету, разом зі своєю командою провела випробування прототипу генератора хвильової енергії в резервуарі SWEL. Вони отримали величезний обсяг даних за відносно короткий час.
Їхній пристрій призначений для вироблення електроенергії шляхом коливання на хвилях, подібно до морської трави. За підтримки програми TEAMER, Лайдон змогла перевірити роботу свого пристрою в широкому діапазоні потенційних хвильових умов.
Цінність контрольованого середовища підтверджується досвідом команди HERO WEC. У 2022 році вони розгорнули свій прототип біля берегів Північної Кароліни, але зіткнулися з проблемою відсутності хвиль для випробувань. Натомість у лабораторних умовах вони змогли провести понад 100 різних тестів за місяць.
Перспективи розвитку морської енергетики
Об’єкти водної енергетики NREL пропонують повний спектр послуг “від супу до горіхів”, як часто називає їх Ребекка Фао, менеджер з валідації технологій водної енергетики NREL. Тут можна змоделювати та виготовити прототип, протестувати окремі компоненти або весь пристрій.
За словами Бена Макгілтона:
Професор Брайан Полагі зазначає, що галузь морської енергетики значно просунулась вперед за останнє десятиліття: «Це було захоплююче десятиліття. І я думаю, що наступне буде таким же захоплюючим».