Intorno al mondo, i produttori di energia sono alla ricerca dei mezzi più affidabili ed efficienti per generare energia rinnovabile attraverso pratiche sostenibili. Le turbine che utilizzano le correnti d'acqua per alimentare le comunità sono uno di questi metodi.

Il problema:decidere dove e come posizionare le turbine per generare energia limitando il loro effetto sull'ambiente circostante.

È qui che entra in gioco il modello di computer di Lauren Ross.

Ross è un assistente professore presso il College of Engineering dell'Università del Maine. In precedenza ha lavorato con altri ricercatori e ingegneri presso l'Università di Bordeaux, studio delle turbine di marea in un sistema di estuari sulla costa sud-occidentale della Francia.

Quella ricerca postdoc è stata trasferita al suo attuale progetto, "Comprendere l'impatto delle turbine di marea sulla velocità attuale e sul trasporto dei sedimenti in un estuario macrotidale:uno studio del modello numerico".

Il progetto prevede l'inserimento di dati numerici in un modello computerizzato 3D. Il modello può simulare gli effetti del posizionamento di turbine che generano energia nei corsi d'acqua soggetti alle maree.

Cosa sono le turbine di marea?

Le turbine di marea sono pale rotanti azionate da correnti d'acqua fluenti che creano energia. Sono utilizzati negli estuari, o luoghi dove i fiumi incontrano la marea. Questa è una posizione ideale per le apparecchiature che producono energia grazie alle maree giornaliere affidabili e alla capacità di stimare la quantità di elettricità da generare in un dato momento.

Le turbine di marea sono alloggiate in strutture fisse e collocate nell'acqua. Ci vogliono più turbine, considerata una turbina "fattoria, " per generare elettricità sufficiente per alimentare una parte sostanziale di una comunità.

Perché questo è importante?

Mentre le turbine di marea non sono grandi come le loro cugine di turbine eoliche, possono avere un impatto sugli aspetti fisici e sociali delle comunità degli estuari.

Prima di posizionare una "fattoria" di turbine di marea in un corso d'acqua, Il modello di Ross può simulare l'impatto ei benefici della posizione geografica della fattoria e il modo più efficiente per organizzare le turbine. Ciò consente ai produttori di energia di risparmiare tempo e denaro per tentativi ed errori sul campo.

"Le aziende vogliono capire l'impatto delle turbine sull'ambiente, " ha detto Ross. "Mi sono reso conto che non c'erano stati molti studi sia sull'ottimizzazione della configurazione sia sul vedere come quella configurazione ottimale avrebbe influenzato le condizioni ambientali".

Ottimizzazione del posizionamento della turbina di marea

Prima di scegliere un luogo di prova, i coltivatori di turbine devono prendere in considerazione la necessità di evitare corsie trafficate di barche, aree contenenti detriti galleggianti, la vicinanza dell'azienda a una rete elettrica, e la larghezza della posizione geografica per determinare se una fattoria sarebbe adatta.

Una volta scelta una posizione, Il modello al computer di Ross simula le condizioni dell'estuario e aiuta a determinare dove localizzare e organizzare un intero campo di turbine. L'obiettivo è avere tutte le turbine in un campo che ricevano un flusso d'acqua effettivo.

Il modello mostra le posizioni in un estuario che hanno il flusso d'acqua ideale per creare la velocità necessaria per generare elettricità. Utilizzando il coefficiente di resistenza di una turbina, il modello misura l'energia che la turbina estrae dal campo di flusso durante il ciclo di marea.

"Potrei aiutare i decisori a determinare la configurazione ottimale per le turbine con questo modello, " disse Ross. "In particolare, Potrei dire 'Se puoi implementare le turbine in questo modo, genererai 'x' quantità di elettricità.'"

Simulazione dell'effetto delle turbine di marea sulla fisica del sistema idrico

È importante conoscere l'impatto che un impianto di turbine avrà sull'ambiente circostante. La presenza fisica delle turbine stesse potrebbe rallentare il flusso dell'acqua nel canale e aumentare la quantità di deposito e accumulo di sedimenti. Il modello di Ross simula questo impatto.

Secondo Rossi, molti estuari con ampie escursioni di marea sono altamente torbidi, il che significa che sono torbidi con una grande quantità di sedimenti in sospensione. I parchi turbine influenzeranno il luogo in cui i sedimenti verranno infine trasportati. Il suo modello può prevedere dove si depositerebbe il sedimento.

Per esempio, se l'accumulo farebbe sì che una montagna sottomarina ostruisca un canale di navigazione, gli agricoltori dovranno decidere se spostare l'azienda agricola o prepararsi alla necessità di dragare più frequentemente in quelle aree.

Applicare la ricerca al suo insegnamento e all'ingegneria costiera locale

Ross crede che la sua ricerca sia unica ed è entusiasta di usare i suoi modelli per coinvolgere i suoi studenti.

"Uso modelli come questo per insegnare l'idraulica e mostrare agli studenti universitari che cos'è l'ingegneria costiera, " ha detto Ross. "Questa è un'applicazione davvero interessante e ne sono entusiasti."

Può sviluppare modelli informatici simili che possono essere applicati agli estuari di tutto il mondo. È ansiosa di collaborare con i coltivatori di turbine di marea nel Maine e oltre.

"Con lo stato attuale del nostro clima, dobbiamo concentrare i nostri metodi per generare elettricità lontano dai combustibili fossili, " ha detto Ross. "Penso che l'energia delle maree sia uno dei modi più promettenti in cui possiamo farlo in futuro."