Stel je een wereld voor waarin de helft van onze elektriciteit duurzaam wordt opgewekt door offshore windparken. Stel je nu een krachtige orkaan voor die de kust raakt waar die boerderij zich bevindt. Als ontwikkelaars, ingenieurs en beleidsmakers hebben zich niet op deze gebeurtenis voorbereid. De kust kan grote gevolgen hebben, zoals black-outs en brown-outs. Dit is een scenario dat Sanjay R. Arwade, hoogleraar civiele techniek en milieutechniek aan de UMass Amherst, werkt om zich te wapenen tegen het feit dat offshore wind steeds prominenter wordt op de Amerikaanse markt.

"Offshore wind is een enorme kans voor de VS, vooral aan de oostkust... maar langs de oostkust van de Verenigde Staten, er zijn orkaanrisico's, een probleem dat we weten te modelleren en te verminderen. Het zal alleen het onderzoekswerk vergen om ervoor te zorgen dat we de ontwikkeling goed doen, ' zegt Arwade.

UMass Amherst heeft de nodige tools en experts om de onderzoeksproblemen van offshore wind aan te pakken. De campus is de thuisbasis van het Wind Energy Centre (WEC), waar veel van deze risicobeoordelingen worden bestudeerd, en UMass-onderzoekers hebben uitgebreid bijgedragen aan een recent gepubliceerd offshore windbeoordelings- en aanbevelingsrapport van het Massachusetts Research Partnership in Offshore Wind. Het rapport suggereert dat Massachusetts een leider zou kunnen zijn in de ontwikkeling van offshore windenergie in de VS. Arwade, een lid van WEC en een co-auteur van het rapport, heeft een team van afgestudeerde studenten en postdoctorale onderzoekers geleid om de risico's van orkanen te bepalen door middel van simulaties en experimenten.

"Veel van wat we doen, is het samenstellen van onderzoekscomponenten die op zichzelf goed worden begrepen, maar die niet op een zinvolle manier met elkaar zijn verbonden, "Aarwade zei, "Mensen weten hoe ze offshore constructies moeten analyseren, van de olie- en gasindustrie in de VS tot de offshore windindustrie in Europa. Mensen weten voor een groot deel hoe ze orkanen moeten modelleren, maar wat niet is gedaan, is om die twee dingen samen te voegen."

Door samenwerkingen met andere universiteiten, Arwade zegt dat zijn team en medewerkers hebben ontdekt dat orkanen kenmerken hebben in hun windvelden die belangrijk kunnen zijn voor het ontwerp van offshore windturbines. Ze hebben ook gekeken naar de interactie van grote brekende golven met de structuren. Ander onderzoek waar het team van Arwade aan werkt, omvat het kijken naar turbines met vaste en drijvende bodem en de kansen die daaruit voortvloeien, kaarten maken van waar brekende golven optreden en met scenario's kijken naar de kans op orkanen in relatie tot klimaatverandering in de toekomst.

Beurtelings, WEC's onderzoek naar de risicobeoordeling van orkanen zal de offshore windindustrie ten goede komen door ontwikkelaars te voorzien van informatie die ze nodig hebben om offshore-parken te ontwerpen en te implementeren met energiezekerheid en betrouwbaarheid in het achterhoofd.

"Door betere modellen voor orkaanrisico's te bieden, denk ik dat we kunnen helpen om de energiezekerheid te verzekeren, in wezen om regelgevers te helpen ervoor te zorgen dat over twintig jaar, wanneer we een sterkere aanwezigheid op het gebied van hernieuwbare energie bereiken, dat als je de schakelaar omdraait, de lichten gaan aan", zegt Arwade.

Een ander belangrijk veiligheidseffect van offshore-ontwerp is het veranderen van de normen om veilige en effectieve offshore windstructuren te garanderen.

"Het belangrijkste dat zal gebeuren, is de herziening van ontwerpcodes, " Arwade zei over het onderzoek dat zijn team doet, "Dus als een groep ingenieurs een constructie gaat ontwerpen, wat ze doen is dat ze verwijzen naar ontwerpcodes of ontwerpspecificaties en die ontwerpcodes instrueren de ingenieur effectief over hoe sterk een constructie op een bepaalde locatie moet worden gemaakt. Het vertelt de monteur wat de belastingen zijn en dat soort dingen. Er is al enige vooruitgang geboekt in deze richting bij het ontwikkelen van op orkanen gebaseerde ontwerpnormen, maar ik denk dat daar de impact zal worden gevoeld."

Offshore windenergie wordt een wereldwijde industrie die verder onderzoek moet ondergaan om vooruitgang te boeken in de Verenigde Staten. Het bovengenoemde rapport schatte dat "elektriciteit als een fractie van het wereldwijde energieverbruik zal stijgen van 18% nu tot 40% in 2050", en dat "86% van die elektriciteit zal worden opgewekt uit hernieuwbare bronnen, die bijna allemaal afkomstig zullen zijn van windenergie (op land en op zee), fotovoltaïsche zonne-energie, en waterkracht."

Het werk dat Arwade en andere experts van UMass Amherst doen, is belangrijk voor de toekomst van offshore wind in Massachusetts. De campus is bereid het voortouw te nemen in onderzoek, met veel aanbevelingen in het rapport.

"We kunnen het ons niet veroorloven dat deze industrie wordt geschaad door onverwachte mislukkingen, ' zegt Arwade.