Poiché il cambiamento climatico altera il pianeta, sta causando enormi cambiamenti ai nostri oceani. Poiché queste acque assorbono il calore e l'energia in eccesso dalla nostra atmosfera, l'oceano ha assorbito il 90% del calore generato dalle emissioni di gas serra. Tutto quel calore sta causando ondate di calore marine, lo scioglimento dei ghiacci marini e l'innalzamento del livello del mare, che rappresentano grossi rischi per la fauna marina, gli ecosistemi e le comunità costiere.

Ma una forma di energia rinnovabile potrebbe attingere all'energia dell'oceano per aiutare a combattere il cambiamento climatico e proteggere le acque vulnerabili del pianeta. L'energia marina, l'energia generata dalle onde oceaniche, nonché dalle correnti e dalle maree oceaniche e fluviali, potrebbe essere una parte preziosa del portafoglio mondiale di energie rinnovabili senza emissioni di carbonio. Tuttavia, le tecnologie energetiche marine sono ancora nelle prime fasi di sviluppo, in parte perché ci sono pochi dati per guidare il loro progresso verso il successo commerciale.

Ecco perché i ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) stanno sviluppando strumenti di raccolta dati per accelerare lo sviluppo di queste promettenti tecnologie.

"Le tecnologie energetiche marine potrebbero essere di grande aiuto nella lotta ai cambiamenti climatici", ha affermato Casey Nichols, ricercatore dell'energia idrica della NREL. "Più velocemente possiamo mettere in funzione le tecnologie energetiche marine, più velocemente potrebbero aiutarci ad alimentare l'economia blu, dare energia alle comunità isolate e spostarci verso una rete di energia rinnovabile."

Nichols, insieme al collega ricercatore sull'energia idrica Andrew Simms e a un team NREL più ampio, crea strumenti che raccolgono dati di alta qualità per gli sviluppatori di energia marina. Chiamati Modular Ocean Data Acquisition (o MODAQ), questi sistemi di raccolta dati possono fornire informazioni su un'ampia varietà di prototipi di energia marina, inclusa la loro potenziale produzione di energia e caratteristiche prestazionali (come, ad esempio, come si muovono e rispondono alle onde oceaniche).

Con MODAQ, gli utenti possono valutare le promesse dei loro prototipi dal banco di laboratorio all'oceano aperto per perfezionare rapidamente i loro progetti.

"Per avere una distribuzione di successo", ha detto Nichols, "è necessario raccogliere i dati giusti nel modo giusto. Se non lo fai, puoi perdere un sacco di soldi e un sacco di tempo. Potrebbe davvero ostacolare il tuo progetto. Abbiamo sviluppato MODAQ per utilizzare apparecchiature di misurazione della massima qualità, seguendo gli standard del settore per garantire che i dati raccolti siano accurati."

MODAQ è costituito da tre prodotti distinti:MODAQ Field, MODAQ Cloud e MODAQ Web. Insieme, questi strumenti offrono di tutto, dall'acquisizione dei dati sul campo e il controllo remoto dei dispositivi oceanici all'archiviazione e all'elaborazione dei dati. Gli utenti possono accedere a un riepilogo dei dati pulito e di facile comprensione quasi con la stessa rapidità con cui i dati vengono raccolti. Inoltre, poiché MODAQ è conforme agli standard energetici marini, gli sviluppatori possono utilizzare lo strumento per condurre test accreditati, verifiche di terze parti delle prestazioni di un dispositivo, che possono aiutare a rafforzare la fiducia degli investitori e dei clienti nella tecnologia.

"MODAQ è come i blocchi Lego per l'acquisizione dei dati", ha detto Simms, che, insieme al collega tecnico Mark Murphy, ha costruito l'hardware di MODAQ (quello che lui chiama il suo "cervello"). Simms e il team NREL MODAQ possono personalizzare ogni blocco Lego per soddisfare le esigenze specifiche di ogni prototipo.

Anche questi MODAQ personalizzati sono molto richiesti, motivo per cui Nichols si è recentemente ritrovato su una spiaggia alle Hawaii, probabilmente uno dei posti migliori per raccogliere dati sull'energia marina. Le onde dello stato trasportano l'equivalente di 25 volte il suo fabbisogno energetico. Sfruttare solo una parte di quell'energia pulita potrebbe aiutare a compensare gli alti costi di spedizione del petrolio greggio verso le isole.

E un gruppo di ricerca dell'Università delle Hawaii mira a fare proprio questo. Con il loro MODAQ personalizzato, i ricercatori stanno perfezionando una versione su piccola scala del loro prototipo di energia delle onde, l'Hawai'i Wave Surge Energy Converter (HAWSEC, in breve), che un giorno potrebbe alimentare le comunità costiere delle Hawaii. Il MODAQ del team ha consentito loro di raccogliere dati affidabili al banco di laboratorio, nei test in vasca d'onda presso la Oregon State University e in un test sul campo in acque libere al Makai Research Pier delle Hawaii. "In pratica abbiamo creato un sistema hardware per tre implementazioni di dispositivi, cosa che non abbiamo mai fatto prima", ha affermato Simms.

"Abbiamo dedicato molto tempo a rendere MODAQ sicuro e affidabile da utilizzare nell'area delle vasche a onde e sulla spiaggia", ha aggiunto Nichols. "Gli ambienti di acqua salata sono difficili per molti materiali, quindi abbiamo progettato il sistema in modo che resista a tutto questo."

Finora, i dati MODAQ del team delle Hawaii hanno strettamente abbinato i modelli generati con il Wave Energy Converter Simulator di NREL (noto anche come WEC-Sim), un segno che i modelli teorici di WEC-Sim forniscono risultati realistici. "La simulazione e i dati sperimentali erano molto simili, il che è stato emozionante da vedere", ha detto Nichols. È entusiasmante anche per il team HAWSEC, che può fare affidamento su tutti quei dati audio per costruire un prototipo più grande per i prossimi test sui serbatoi d'onda.

Per il team HAWSEC e altri sviluppatori di energia marina, i sistemi MODAQ forniscono dati accurati, affidabili e standardizzati per valutare le prestazioni dei loro dispositivi in ​​modo che possano evitare di costruire i propri sistemi di raccolta dati da zero (spesso a caro prezzo). Poiché il team MODAQ migliora continuamente il proprio sistema, gli sviluppatori possono iniziare con una solida base e aggiungere semplicemente componenti per valutare le caratteristiche uniche del proprio dispositivo.

"Gli sviluppatori di tecnologie per l'energia marina stanno fondamentalmente cercando di fare qualcosa di completamente nuovo in uno degli ambienti più difficili della terra", ha detto Simms. "I dati sono uno dei migliori strumenti di cui disponiamo per migliorare l'affidabilità e ridurre i costi delle implementazioni nel settore dell'energia marina."

Nei prossimi due anni, Nichols, Simms e il resto del team MODAQ di NREL svilupperanno MODAQ 2.0, una versione ancora più accessibile ed economica del sistema. Ma per ora, Nichols è entusiasta di vedere più sviluppatori che utilizzano MODAQ 1.0 durante le distribuzioni dei dispositivi.

"Ci sono così tanti usi per questa tecnologia", ha detto Nichols, "e sono molto entusiasta di vedere dove andrà". + Esplora ulteriormente

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