Is er eindelijk mariene energie?

Deze vraag, in verschillende vormen, duikt elk jaar, zo niet elke maand, op in nieuwsartikelen. In 2021, Bedraad magazine beweerde dat "de Verenigde Staten eindelijk proberen de kracht van golfenergie te ontsluiten." In 2022 publiceerde de Wall Street Journal vroeg:"Kan de oceaan helpen de planeet te redden?"

Het simpele antwoord is ja, de oceaan - met name schone energie die wordt opgewekt door golven, getijden en oceaan- en rivierstromingen - kan de planeet helpen redden. De beschikbare energie uit deze hernieuwbare energiebron, mariene energie genaamd, komt overeen met ongeveer 80% van de jaarlijkse elektriciteitsbehoefte van de Verenigde Staten. Hoewel een deel van die kracht niet praktisch kan worden benut, heeft de wereld alle hernieuwbare energie nodig die ze kan krijgen om een ​​toekomst van 100% schone energie op te bouwen.

Nu kunnen ontwikkelaars van mariene energie sneller (en goedkoper) aan deze toekomst bouwen met de Marine and Hydrokinetic Toolkit (MHKiT), een enorme, doorzoekbare, open-source kennishub die ontwikkelaars de code biedt die nodig is om te analyseren hoe goed hun technologie zou kunnen presteren in verschillende oceaan- en rivierlocaties. De toolkit is onlangs bijgewerkt en bevat nu gegevens over getijden- en rivierenergiebronnen, factoren (zoals turbulentie en sediment) die van invloed zijn op hoe technologie onder water functioneert, analyse van extreme golven en meer.

"Ik wil heel graag helpen bij het oplossen van klimaatverandering op elke mogelijke manier", zegt Rebecca Fao, een onderzoeker bij het National Renewable Energy Laboratory (NREL) die heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van MHKiT. "Schone energie, inclusief mariene energie, speelt daarin een sleutelrol, dus ik zou graag zien dat het van de grond komt. Het lijkt misschien een klein stukje van de puzzel, maar zonder gegevens van goede kwaliteit kan de industrie geen vooruitgang boeken ."

Oceaanenergie kan de planeet helpen redden. Maar hoe deze ontluikende industrie commercieel gebruik bereikt, is een veel gecompliceerdere vraag. Om een ​​dataroutekaart te bieden, werkten NREL-onderzoekers samen met het Pacific Northwest National Laboratory en Sandia National Laboratories om de eerste versie van MHKiT te ontwikkelen, die gegevens over alles opneemt, verwerkt, visualiseert en beheert, van de stroomproductie van een apparaat en het vermogen om verschillende mechanische belastingen op hoeveel energie er door oceaan- en rivierlocaties in de Verenigde Staten stroomt.

Vóór MHKiT moesten ontwikkelaars hun eigen code ontwerpen om te analyseren hoe goed hun technologie presteerde tijdens een golftank of open oceaantest. Maar het ontwikkelen en valideren van code kan tijdrovend en duur zijn. De gedeelde software en gegevens van MHKiT zijn niet alleen gratis, maar ook gestandaardiseerd en gecontroleerd op kwaliteit.

"Standaardisatie is echt de sleutel," zei Fao, "dus iedereen trekt dezelfde conclusies over de prestaties van hun apparaten of ontwerpen." Ontwikkelaars moeten zowel hoogwaardige gegevens verzamelen als verwerken om hun technologie voor te bereiden om een ​​specifieke rivierlocatie te overleven en te leren wat er goed (en fout) gaat op zee.

MHKiT kan daarbij helpen. Gemaakt in 2019 met financiering van het Water Power Technologies Office van het Amerikaanse Department of Energy, is de software beschikbaar in zowel Python als MATLAB. Nu brengt het MHKiT-team robuustere versies uit voor elk platform.

Op zijn Python-platform bevat MHKiT nu gegevens voor getijden- en rivierbronnen, inclusief hoeveel energie beschikbaar is op welke locaties, hoe snel en turbulent de wateren op die locaties zijn en welke onderwaterobstakels, zoals zand en stenen, kunnen interfereren met een de prestaties van het apparaat. (Voor de diehards op het gebied van mariene energie betekent dit gegevens van Acoustic Doppler Current Profilers en Delft3D.)

Bovendien kunnen ontwikkelaars van golfenergie nu extreme golven analyseren waarmee hun machines kunnen worden geconfronteerd op de door hen gekozen implementatielocatie. Onvoorbereide apparaten overleven die golven misschien niet; met MHKiT kunnen ontwikkelaars de kans vergroten dat ze het volhouden.

Op het MATLAB-platform haalt het MHKiT-team veel gegevens binnen, zoals golfhoogten, stroomsnelheden en watertemperaturen, verzameld door een groep boeien die worden beheerd door het Coastal Data Information Program. Om het weer en de klimaten waarmee mariene energietechnologie offshore kan worden geconfronteerd beter te voorspellen, heeft het MHKiT-team ook historische golfgegevens toegevoegd. Na voltooiing zal deze zogenaamde hindcast-dataset de hele Verenigde Staten bestrijken.

MHKiT is pas vier jaar oud en is al een populaire tool, meer dan 4.000 keer gedownload (hoewel sommige van die downloads terugkerende klanten zijn die terugkomen voor meer).

Vervolgens is het ontwikkelingsteam van de toolkit van plan om nog meer gegevens en functionaliteit te integreren om rekening te houden met hybride energiesystemen - zoals systemen die drijvende windturbines of zonnepanelen koppelen aan mariene energieapparaten - en voor kleinere, nichetechnologieën die worden gebruikt om de blauwe economie aan te drijven. Deze omvatten onbemande zeedrones voor oceaanexploratie of door golven aangedreven ontziltingsapparatuur om schoon drinkwater te produceren op afgelegen locaties of om hulpverlening bij rampen te ondersteunen.

Hoe robuuster MHKiT wordt, hoe sneller de maritieme energie-industrie commercialisering kan bereiken en die speculatieve koppen kan veranderen in definitieve uitspraken, zoals "Marine Energy Is Eindelijk Here."