Terwijl klimaatverandering de planeet verandert, veroorzaakt het enorme veranderingen in onze oceanen. Omdat deze wateren overtollige warmte en energie uit onze atmosfeer absorberen, heeft de oceaan 90% van de warmte opgenomen die wordt gegenereerd door de uitstoot van broeikasgassen. Al die hitte veroorzaakt mariene hittegolven, smeltend zee-ijs en zeespiegelstijging, die grote risico's vormen voor de zeedieren, ecosystemen en kustgemeenschappen.

Maar één vorm van hernieuwbare energie zou kunnen putten uit de kracht van de oceaan om de klimaatverandering te helpen bestrijden en de kwetsbare wateren van de planeet te beschermen. Mariene energie - energie opgewekt door oceaangolven, oceaan- en rivierstromingen en getijden - zou een waardevol onderdeel kunnen zijn van 's werelds koolstofvrije duurzame energieportfolio. Toch bevinden mariene energietechnologieën zich nog in de beginfase van ontwikkeling, deels omdat er weinig gegevens zijn om hun voortgang naar commercieel succes te begeleiden.

Daarom ontwikkelen onderzoekers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) tools voor het verzamelen van gegevens om de ontwikkeling van deze veelbelovende technologieën te versnellen.

"Marine-energietechnologieën kunnen een grote hulp zijn bij het bestrijden van klimaatverandering", zegt NREL-onderzoeker op het gebied van waterkracht, Casey Nichols. "Hoe sneller we mariene energietechnologieën aan de gang kunnen krijgen, hoe sneller ze ons kunnen helpen de blauwe economie aan te drijven, geïsoleerde gemeenschappen van energie te voorzien en ons naar een duurzaam energienetwerk te brengen."

Nichols bouwt samen met collega-onderzoeker waterkracht Andrew Simms en een breder NREL-team tools die hoogwaardige gegevens verzamelen voor ontwikkelaars van mariene energie. Deze systemen voor gegevensverzameling, genaamd Modular Ocean Data Acquisition (of MODAQ), kunnen informatie verschaffen over een grote verscheidenheid aan prototypes van mariene energie, inclusief hun potentiële energieproductie en prestatiekenmerken (zoals bijvoorbeeld hoe ze bewegen en reageren op oceaangolven).

Met MODAQ kunnen gebruikers de belofte van hun prototypes beoordelen, van de laboratoriumtafel tot de open oceaan om hun ontwerpen snel aan te scherpen.

"Voor een succesvolle implementatie," zei Nichols, "moet je de juiste gegevens op de juiste manier verzamelen. Als je dat niet doet, kun je een hoop geld en een hoop tijd verliezen. Het kan je project echt belemmeren. We hebben MODAQ ontwikkeld om meetapparatuur van de hoogste kwaliteit te gebruiken en tegelijkertijd de industrienormen te volgen om ervoor te zorgen dat de verzamelde gegevens nauwkeurig zijn."

MODAQ bestaat uit drie verschillende producten:MODAQ Field, MODAQ Cloud en MODAQ Web. Samen bieden deze tools alles, van in-the-field data-acquisitie en afstandsbediening van oceaangebonden apparaten tot dataopslag en -verwerking. Gebruikers hebben bijna net zo snel toegang tot een schoon, gemakkelijk te begrijpen gegevensoverzicht als de gegevens zijn verzameld. En omdat MODAQ voldoet aan de normen voor maritieme energie, kunnen ontwikkelaars de tool gebruiken om geaccrediteerde tests uit te voeren - verificaties door derden van de prestaties van een apparaat - wat kan helpen het vertrouwen van investeerders en klanten in de technologie te vergroten.

"MODAQ is als Lego-blokken voor data-acquisitie", zegt Simms, die samen met collega-technicus Mark Murphy de hardware van MODAQ bouwde (wat hij de "hersenen" noemt). Simms en het NREL MODAQ-team kunnen elk Lego-blok aanpassen aan de specifieke behoeften van elk prototype.

Er is ook veel vraag naar deze op maat gemaakte MODAQ's, en daarom bevond Nichols zich onlangs op een strand in Hawaï - misschien wel een van de beste plaatsen om mariene energiegegevens te verzamelen. De golven van de staat dragen het equivalent van 25 keer zijn energiebehoefte. Door slechts een deel van die schone energie te benutten, kunnen de hoge kosten van het vervoer van ruwe olie naar de eilanden worden gecompenseerd.

En een onderzoeksteam van de Universiteit van Hawaï probeert precies dat te doen. Met hun aangepaste MODAQ verfijnen de onderzoekers een kleinschalige versie van hun prototype van golfenergie, de Hawai'i Wave Surge Energy Converter (kortweg HAWSEC), die op een dag de kustgemeenschappen van Hawaï van stroom kan voorzien. De MODAQ van het team stelde hen in staat om betrouwbare gegevens te verzamelen op de laboratoriumbank, in golftanktests aan de Oregon State University en in een veldtest in open water op de Makai Research Pier in Hawaï. "We hebben in feite één hardwaresysteem gebouwd voor drie apparaatimplementaties, wat we nog nooit eerder hebben gedaan", zegt Simms.

"We hebben veel tijd besteed aan het veilig en betrouwbaar maken van MODAQ voor gebruik in het golftankgebied en op het strand", voegde Nichols eraan toe. "Zoutwateromgevingen zijn hard voor veel materialen, dus we hebben het systeem ontworpen om dat allemaal te doorstaan."

Tot nu toe hebben de MODAQ-gegevens van het Hawaii-team modellen die zijn gegenereerd met NREL's Wave Energy Converter Simulator (ook bekend als WEC-Sim) nauw met elkaar vergeleken - een teken dat de theoretische modellen van WEC-Sim realistische resultaten opleveren. "De simulatie- en experimentele gegevens waren heel dichtbij, wat opwindend was om te zien," zei Nichols. Dat is ook spannend voor het HAWSEC-team, dat vol vertrouwen kan vertrouwen op al die geluidsgegevens om een ​​groter prototype te bouwen voor hun volgende tanktests.

Voor het HAWSEC-team en andere ontwikkelaars van mariene energie bieden MODAQ-systemen nauwkeurige, betrouwbare en gestandaardiseerde gegevens om de prestaties van hun apparaten te beoordelen, zodat ze kunnen voorkomen dat ze hun eigen gegevensverzamelingssystemen helemaal opnieuw moeten bouwen (vaak tegen hoge kosten). Omdat het MODAQ-team hun systeem voortdurend verbetert, kunnen ontwikkelaars beginnen met een solide basis en eenvoudig componenten toevoegen om de unieke eigenschappen van hun apparaat te evalueren.

"Ontwikkelaars van mariene energietechnologie proberen in feite iets geheel nieuws te doen in een van de zwaarste omgevingen op aarde", zei Simms. "Gegevens zijn een van de beste tools die we hebben om de betrouwbaarheid te verbeteren en de kosten van implementaties in de maritieme energie-industrie te verlagen."

In de komende jaren ontwikkelen Nichols, Simms en de rest van het MODAQ-team van NREL MODAQ 2.0, een nog toegankelijkere en kosteneffectievere versie van het systeem. Maar voor nu is Nichols verheugd te zien dat meer ontwikkelaars MODAQ 1.0 gebruiken tijdens apparaatimplementaties.

"Er zijn zoveel toepassingen voor deze technologie," zei Nichols, "en ik ben erg opgewonden om te zien waar het naartoe zal gaan." + Verder verkennen

Door golven aangedreven SeaRAY-voorbereidingen voor proef in Hawaï