Het gebruik van in-stream stroom (of hydrokinetische) energieomzetters in rivieren lijkt een andere werkbare en effectieve optie te bieden om hernieuwbare energie uit te breiden en de koolstofemissies in de Verenigde Staten te beperken. Hoewel het potentieel voor instroomsystemen voor het oogsten van energie al is aangetoond voor rivieren met vaste beddingen, onderzoekers ontwikkelden nu een demonstratie op schaal van hydrokinetische energie die wordt opgewekt uit een riviergeul met een zandbodem. Hun bevindingen, gedetailleerd in een nieuw artikel gepubliceerd in Natuur Energie , toonde aan dat de model hydrokinetische krachtcentrale energie effectief en veilig kan opwekken zonder de stabiliteit van de geomorfische rivieromgeving te ondermijnen.

Aangezien de wereldwijde belangstelling voor het bevorderen van duurzame en hernieuwbare energietechnologieën blijft groeien, wetenschappers hebben geschat dat onaangeboorde kinetische energie kan worden geoogst uit de waterstroom van stromen, rivieren en getijden om tot 10 procent van de elektriciteit van het land te produceren. Het belangrijkste idee is om in waterwegbeddingen arrays van axiale en dwarsstroomturbines te installeren, lijkt erg op "onderwater windparken, " om kinetische energie te benutten zonder de noodzaak om dammen te bouwen zoals bij de traditionele opwekking van waterkracht. Hoewel er al veelbelovende resultaten zijn behaald voor rivieren met vaste beddingen, de haalbaarheid en het potentieel van dergelijke technologieën moet nog worden aangetoond voor een grote klasse van rivieren in de natuur met zandbodems en migrerende zandduinen.

Een team van wetenschappers, waaronder Fotis Sotiropoulos, doctoraat, een SUNY Distinguished Professor en decaan van het College of Engineering and Applied Sciences aan de Stony Brook University, en medewerkers aan de Universiteit van Minnesota St. Anthony Falls Laboratory, nam deze vraag over.

De onderzoekers creëerden een model hydrokinetische krachtcentrale onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden die representatief zijn voor grote zandige rivieren. Ze installeerden meerdere ondergedompelde hydrokinetische turbines in een kanaal van 85 meter lang en 2,75 meter breed. Het kanaal reproduceert de hydrauliek, sedimenttransport, en morfodynamisch schaalbereik van een natuurlijke rivier onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden waardoor de onderzoekers de stroomsnelheid en sedimentafvoer kunnen regelen. Ze gebruikten ultramoderne stroommeettechnieken en een laserscanner met hoge resolutie om te visualiseren hoe grote migrerende zandduinen interageren met de turbines en de prestaties en veerkracht van de hydrokinetische krachtcentrale in een sediment-actieve rivieromgeving beïnvloeden.

Uit het onderzoek bleek dat bij een juiste plaatsing van de turbines, de krachtcentrale zou efficiënt kinetische energie kunnen onttrekken zonder het geomorfische evenwicht van de rivier en de structurele veiligheid van de turbinefunderingen in gevaar te brengen, zelfs in de aanwezigheid van grote migrerende zandduinen.

"Ons werk laat zien dat het mogelijk is om hydrokinetische energie uit zandige rivieren te winnen zonder de structurele integriteit van de turbines te ondermijnen of het riviermilieu te verstoren. Zandrivieren komen veel voor in de natuur en daarom kunnen onze bevindingen van invloed zijn op de productie van hernieuwbare elektriciteit in gemeenschappen rondom het land en de wereld, " vatte decaan Sotiropoulos samen.