Oceaangolven vormen een overvloedige bron van hernieuwbare energie. Maar om deze natuurlijke hulpbron zo goed mogelijk te gebruiken, golfenergieomzetters moeten in staat zijn om oceaangolven van verschillende sterktes fysiek aan te kunnen zonder te kapseizen.

Onderzoekers van de Texas A&M University hebben analytische hulpmiddelen ontwikkeld die kunnen helpen bij het karakteriseren van de bewegingen van zwevende maar verankerde golfenergie-apparaten. In tegenstelling tot ingewikkelde simulaties die duur en tijdrovend zijn, ze zeiden dat hun techniek snel is, maar toch nauwkeurig genoeg om te schatten of golfenergie-apparaten zullen veranderen in een steeds veranderende oceaanomgeving.

"Golfenergieomzetters moeten profiteren van grote golfbewegingen om elektriciteit te maken. Maar als er een grote storm komt, je wilt geen grote golf, wind- en stroombewegingen om deze apparaten te vernietigen, " zei Dr. Jeffrey Falzarano, hoogleraar bij de afdeling Ocean Engineering. "We hebben veel eenvoudigere analytische hulpmiddelen ontwikkeld om de prestaties van deze apparaten in een dynamische oceaanomgeving te beoordelen zonder dat er enorme hoeveelheden simulaties of fysieke modeltests nodig zijn die veel tijd in beslag nemen en die onbetaalbaar zijn."

De wiskundige hulpmiddelen worden online beschreven in het tijdschrift Schepen en offshore constructies in juli.

Golfenergie-apparaten werken in twee modi. In de "normale modus" " ze zetten de energie van vloedgolven om in elektriciteit. deze modus bepaalt grotendeels of het ontwerp van de golfenergie-inrichting economisch efficiënt is. Echter, in de "overlevingsmodus", of wanneer invallende golven grote bewegingen veroorzaken in de golfenergie-apparaten, de prestatie van de golfenergie-apparaten wordt grotendeels bepaald door een systeem van ligplaatsen die de apparaten verankeren op een locatie op de bodem van het waterlichaam.

Ligplaatsen kunnen van verschillende typen zijn, inclusief kades en ankerboeien, en kan in verschillende configuraties worden gerangschikt. In aanvulling, er zijn aanzienlijke variaties in de vorm van golfenergie-apparaten, het maken van de voorspelling of het apparaat zal kapseizen is niet triviaal.

"Schepen zijn er in allerlei soorten en maten; tankers, bijvoorbeeld, zijn heel anders dan vissersvaartuigen of andere militaire schepen. Deze verschillende geometrieën beïnvloeden de beweging van het schip in het water, "zei Falzarano. "Evenzo, de vorm van golfenergie-apparaten kan heel divers zijn."

Voor de analyse, Hao Wang, Falzarano's afgestudeerde student, gebruikte een cilindrische golf-energie apparaat. Deze generieke vorm stelde de onderzoekers in staat om het probleem van voorspelling te vereenvoudigen en hun analyse uit te breiden naar andere golfenergieomzetters met een vergelijkbare vorm. Hij overwoog ook drie afmeerconfiguraties.

Hao gebruikte twee analytische methoden, de Markov en Melnikov naderingen, om de risico's van omslaan onder willekeurige opwinding te voorspellen. Specifieker, met behulp van informatie uit de geometrie van het golfenergieapparaat, de configuratie van het afmeersysteem en de vloedgolfeigenschappen, de methoden leveren een grafiek op die een envelopachtig gebied bevat. Intuïtief, als de golven echt groot zijn, zoals tijdens een storm, en het drijvende schip ontsnapt uit dit omhulsel, het zal waarschijnlijk omzet.

De onderzoekers merkten op dat hoewel de analytische modellen totaal verschillend waren, ze gaven bijna dezelfde resultaten, hun verdienste en nauwkeurigheid te valideren. Ze zeiden ook dat hun wiskundige benadering kan worden toegepast om de prestaties van andere drijvende apparaten te beoordelen, zoals drijvende windturbines.

"Het platform voor een drijvende windturbine is hetzelfde als dat voor golfenergie-apparaten, en dus kunnen drijvende turbines ook stampen of omslaan als de golven erg hoog zijn, " zei Falzarano. "Mijn groep is toonaangevend geweest in het ontwikkelen van methoden om de stabiliteit van schepen te voorspellen. We kijken nu naar het toepassen van die benaderingen op hernieuwbare, drijvende energie apparaten."