تکنولوژی
ابزار جدید پژوهشگران آمریکایی برای بهینه‌سازی پروژه‌های انرژی هیدروکینتیک مبتنی بر اقیانوس
محققان ابزاری برای طراحی بهینه پروژه‌های انرژی هیدروکینتیک اقیانوسی ایجاد کرده‌اند که برای بهبود فناوری و ارزیابی ریسک‌ها استفاده می‌شود. این ابزار به ارزیابی میزان نیروی قابل تحمل دستگاه‌های هیدروکینتیک، شبیه‌سازی هیدرودینامیکی و بهبود طراحی سیستم‌ها کمک می‌کند، و امکان توسعه پروژه‌های موفق انرژی‌های تجدیدپذیر را فراهم می‌آورد.
محققان ابزاری جدید برای کمک به طراحی پروژه‌های انرژی هیدروکینتیک مبتنی بر اقیانوس توسعه داده‌اند. ابزار تیم دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی باعث بهبود فناوری و ارزیابی ریسک می‌شود که برای دریافت تأییدیه و بودجه برای پروژه‌های تجاری ضروری است. دستگاه‌های هیدروکینتیک دریایی به تولید برق از انرژی مکانیکی امواج، جریان‌ها و جزر و مدهای اقیانوس کمک می‌کنند. "امیدواریم مدل ما برای پیشرفت پروژه‌ها و فناوری‌های موفق انرژی هیدروکینتیک دریایی که به انرژی‌های تجدیدپذیر کمک‌های معناداری می‌کنند، مفید باشد," گفته اندرسون دِ کویروز، استاد محترم مهندسی عمران، ساخت و ساز و محیط زیست در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و نویسنده مشترک مقاله تحقیقاتی. با افزایش نگرانی‌های جهانی از تغییرات اقلیمی و پایداری، انتظار می‌رود استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، به رهبری خورشیدی و باد وزشی، افزایش یابد. انرژی‌های تجدیدپذیر دریایی، از جمله دستگاه‌های هیدروکینتیک نیز نشان می‌دهند که برای متنوع کردن منابع انرژی امیدبخش هستند. ایالات متحده هدف‌گذاری کرده است که تا سال ۲۰۳۰، ۳۰ گیگاوات از باد ساحلی داشته باشد، در حالی که اتحادیه اروپا به دنبال ۳۰۰ گیگاوات تا سال ۲۰۵۰ است. به گفته تیم، فناوری‌های هیدروکینتیک دریایی به عنوان مشارکت کنندگان کلیدی در برنامه‌های انرژی پایدار آینده قابلیت‌هایی نشان می‌دهند. با این حال، همان جریان‌ها و امواج اقیانوسی که به این دستگاه‌ها امکان تولید برق می‌دهند، می‌توانند در برابر رویدادهای آب و هوایی شدید مانند طوفان‌ها و تگرگ‌ها تهدیدی ایجاد کنند. بادهای شدید و امواج قوی ممکن است دستگاه‌ها را آسیب ببینند یا باعث شکست آن‌ها از سیستم‌های مهار و لنگرشان شوند. علاوه بر این، پروژه‌های انرژی هیدروکینتیک دریایی برای راه‌اندازی بسیار هزینه‌بر هستند. "اگر یک توسعه‌دهنده در حال پیشنهاد پروژه هیدروکینتیک دریایی باشد، نیاز به دریافت مجوز و بیمه دارد - و هر دو این‌ها نیازمند ارزیابی ریسک قوی توسط توسعه‌دهنده است. در اینجا، برآورد منحنی شکنندگی وارد عمل می‌شود," گفته مو گبر، استاد مهندسی عمران و ساخت در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی و نویسنده مشترک مقاله. ارزیابی‌های ریسک نیازمند درک میزان نیرویی است که یک دستگاه هیدروکینتیک می‌تواند پیش از جدا شدن از کف اقیانوس تحمل کند. به گفته پژوهشگران، یک منحنی شکنندگی اطلاعات مورد نیاز را با تخمین نیرویی که دستگاه می‌تواند از طوفان‌ها یا بادها تحمل کند قبل از اینکه سیستم مهار خود را از دست بدهد و به آسیب منجر شود، ارائه می‌دهد. پژوهشگران نرم افزاری برای حمایت از پروژه‌های هیدروکینتیک دریایی، با تمرکز بر توربین‌های جریان اقیانوسی توسعه داده‌اند. این ابزار طراحی شده تا به دو هدف اصلی دست یابد. اول، به کاربران امکان می‌دهد منحنی شکنندگی پروژه خاص خود را بر اساس ویژگی‌های دستگاه‌های هیدروکینتیک، مهار و سیستم‌های لنگرگذاشتن تخمین بزنند. این امر به ارزیابی میزان نیرویی که سیستم می‌تواند قبل از شکست تحمل کند کمک می‌کند. دوم، نرم‌افزار شامل ویژگی شبیه‌سازی هیدرودینامیک است که به کاربران امکان می‌دهد ببینند چگونه سیستم‌هایشان به جریان‌ها و سرعت‌های باد مختلف پاسخ می‌دهد. این شبیه‌سازی برای بهینه‌سازی طراحی دستگاه‌ها و سیستم‌های مهاربندی مقاوم‌تر حیاتی است. تیم مدعی است که با وارد کردن اطلاعاتی نظیر جریان‌های اقیانوسی، سرعت‌های باد و مشخصات دستگاه‌ها، کاربران می‌توانند احتمال جداشدن سیستم از مهاربندی‌های خود در یک مکان مشخص را تعیین کرده و اندازه‌گیری نیروی زیادی که فناوری آن‌ها می‌تواند تحمل کند را ارزیابی کنند. این ابزار در ارزیابی ریسک و بهبود طراحی سیستم‌ها کمک می‌کند. "برای مثال، می‌توانید از این ابزار برای تعیین اینکه دستگاه شما دچار شکستگی سیستم مهاربندی و لنگر در زمان طوفان ۱۰۰ ساله می‌شود یا خیر، استفاده کنید," گفته دِ کویروز. این ابزار همچنین می‌تواند در تنظیم دستگاه یا سیستم مهاربندی در شبیه‌سازی تا زمانی که قادر به تحمل طوفان ۱۰۰ ساله باشد استفاده شود. با این اطلاعات، کاربران می‌توانند سیستمی طراحی کنند که ظرفیت حمایتی لازم برای مقاومت در برابر چنین شرایطی شدید را داشته باشد. پژوهشگران قصد دارند این برنامه نرم‌افزاری را به صورت رایگان در پلتفرم GitHub منتشر کنند. "امیدواریم مدل ما برای پیشرفت پروژه‌های موفق انرژی هیدروکینتیک دریایی و فناوری‌هایی که به انرژی‌های تجدیدپذیر کمک معناداری می‌کنند مفید باشد," گفته دِ کویروز. جزئیات تحقیق تیم در مجله تحقیقات استفاده از اقیانوس کاربردی منتشر شده است.
