Rond de wereld, energieproducenten zijn op zoek naar de meest betrouwbare en efficiënte manier om duurzame energie op te wekken door middel van duurzame praktijken. Turbines die waterstromen gebruiken om gemeenschappen van stroom te voorzien, is een van deze methoden.

Het probleem:beslissen waar en hoe turbines worden geplaatst om stroom op te wekken en tegelijkertijd hun effect op de omgeving te beperken.

Dat is waar het computermodel van Lauren Ross om de hoek komt kijken.

Ross is een assistent-professor aan het College of Engineering aan de Universiteit van Maine. Ze werkte eerder samen met andere onderzoekers en ingenieurs aan de Universiteit van Bordeaux, het bestuderen van getijdenturbines in een estuariumsysteem aan de zuidwestkust van Frankrijk.

Dat postdoc-onderzoek is overgedragen aan haar huidige project, "Inzicht in de impact van getijdenturbines op stroomsnelheid en sedimenttransport in een macrogetijde-estuarium:een numerieke modelstudie."

Het project omvat het invoeren van numerieke gegevens in een 3D-computermodel. Het model kan de effecten simuleren van het plaatsen van energieopwekkende turbines in vaarwegen met getij.

Wat zijn getijdenturbines?

Getijdenturbines zijn roterende bladen die worden aangedreven door stromende waterstromen die energie opwekken. Ze worden gebruikt in estuaria, of plaatsen waar rivieren het tij ontmoeten. Dit is een ideale locatie voor energieproducerende apparatuur vanwege de betrouwbare dagelijkse getijden en de mogelijkheid om in te schatten hoeveel elektriciteit op een bepaald moment moet worden opgewekt.

Getijdenturbines zijn gehuisvest in vaste constructies en in het water geplaatst. Er zijn meerdere turbines nodig, beschouwd als een turbine "boerderij, " om genoeg elektriciteit op te wekken om een ​​substantieel deel van een gemeenschap van stroom te voorzien.

Waarom is dit belangrijk?

Hoewel getijdenturbines niet zo groot zijn als hun neven van windturbines, ze kunnen de fysieke en sociale aspecten van estuariumgemeenschappen beïnvloeden.

Alvorens een getijdenturbine "boerderij" in een vaarweg te plaatsen, Het model van Ross kan de impact en voordelen van de geografische ligging van het park simuleren en de meest efficiënte manier om de turbines te rangschikken. Dit bespaart energieproducenten de tijd en financiële kosten van vallen en opstaan ​​in het veld.

"Bedrijven willen de impact van de turbines op het milieu begrijpen, " zei Ross. "Ik realiseerde me dat er niet veel studies waren geweest om zowel de configuratie te optimaliseren als te zien hoe die optimale configuratie de omgevingsomstandigheden zou beïnvloeden."

Optimalisatie van de plaatsing van getijdenturbines

Voordat u een testlocatie kiest, turbineboeren moeten rekening houden met de noodzaak om drukke vaarroutes te vermijden, gebieden met drijvend puin, de nabijheid van de boerderij tot een elektriciteitsnet, en de breedte van de geografische locatie om te bepalen of een boerderij zou passen.

Zodra een locatie is gekozen, Het computermodel van Ross simuleert de omstandigheden van het estuarium en helpt te bepalen waar een heel turbineveld moet worden gelokaliseerd en gerangschikt. Het doel is om alle turbines in een veld een effectieve waterstroom te laten krijgen.

Het model toont locaties in een estuarium die de ideale waterstroom hebben om de snelheid te creëren die nodig is om elektriciteit op te wekken. Door gebruik te maken van de luchtweerstandscoëfficiënt van een turbine, het model meet de energie die de turbine tijdens de getijdencyclus onttrekt aan het stromingsveld.

"Ik zou besluitvormers kunnen helpen bij het bepalen van de optimale configuratie voor de turbines met dit model, "zei Ross. "Specifiek, Ik zou kunnen zeggen:'Als je de turbines op deze manier kunt implementeren, je genereert 'x' hoeveelheid elektriciteit.'"

Het effect van getijdenturbines op de fysica van het watersysteem simuleren

Het is belangrijk om te weten welke impact een turbinepark zal hebben op de omgeving. De fysieke aanwezigheid van de turbines zelf zou de stroming van het water in het kanaal kunnen vertragen en de hoeveelheid sedimentafzetting en accumulatie kunnen vergroten. Het model van Ross simuleert deze impact.

Volgens Roos, veel estuaria met grote getijverschillen zijn zeer troebel, wat betekent dat ze troebel zijn met een grote hoeveelheid gesuspendeerd sediment. De turbineparken hebben invloed op waar het sediment uiteindelijk naartoe wordt getransporteerd. Haar model kan voorspellen waar sediment zou neerslaan.

Bijvoorbeeld, als de accumulatie ertoe zou leiden dat een onderwaterberg een vaargeul verspert, boeren zullen moeten beslissen of ze de boerderij willen verplaatsen of zich voorbereiden op de noodzaak om vaker te baggeren in die gebieden.

Het onderzoek toepassen op haar onderwijs en lokale kusttechniek

Ross gelooft dat haar onderzoek uniek is en is enthousiast over het gebruik van haar modellen om haar studenten te betrekken.

"Ik gebruik dit soort modellen om hydrauliek te onderwijzen en studenten te laten zien wat kusttechniek inhoudt, "zei Ross. "Dit is echt een coole applicatie en ze worden er enthousiast van."

Ze kan vergelijkbare computermodellen ontwikkelen die kunnen worden toegepast op estuaria over de hele wereld. Ze staat te popelen om samen te werken met getijdenturbineboeren in Maine en daarbuiten.

"Met de huidige toestand van ons klimaat, we moeten onze methoden voor het opwekken van elektriciteit focussen op fossiele brandstoffen, "zei Ross. "Ik denk dat getijdenenergie een van de meest veelbelovende manieren is om dat in de toekomst te doen."