L'energia marina è finalmente arrivata?

Questa domanda, in varie forme, compare negli articoli di notizie ogni anno se non ogni mese. Nel 2021, Cablato la rivista ha affermato che "gli Stati Uniti stanno finalmente cercando di sbloccare il potere dell'energia delle onde". Nel 2022 il Wall Street Journal ha chiesto:"Può l'oceano aiutare a salvare il pianeta?"

La semplice risposta è sì, l'oceano, in particolare l'energia pulita generata da onde, maree e correnti oceaniche e fluviali, può aiutare a salvare il pianeta. L'energia disponibile da questa risorsa di energia rinnovabile, chiamata energia marina, equivale a circa l'80% del fabbisogno elettrico annuale degli Stati Uniti. Sebbene parte di questa energia non possa essere praticamente sfruttata, per costruire un futuro di energia pulita al 100%, il mondo ha bisogno di tutta l'energia rinnovabile che può ottenere.

Ora, gli sviluppatori di energia marina possono iniziare a costruire questo futuro in modo più rapido (ed economico) con il Marine and Hydrokinetic Toolkit (MHKiT), un enorme hub di conoscenza open source ricercabile che fornisce agli sviluppatori il codice necessario per analizzare le prestazioni della loro tecnologia in vari siti oceanici e fluviali. Aggiornato di recente, il toolkit include ora dati sulle risorse energetiche delle maree e dei fiumi, fattori (come turbolenza e sedimenti) che influenzano il funzionamento della tecnologia sott'acqua, analisi delle onde estreme e altro ancora.

"Sono davvero desideroso di aiutare a risolvere il cambiamento climatico in ogni modo possibile", ha affermato Rebecca Fao, ricercatrice presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL) che ha contribuito a sviluppare MHKiT. "L'energia pulita, compresa l'energia marina, ha un ruolo chiave in questo, quindi sono ansioso di vederla decollare. Può sembrare un piccolo pezzo del puzzle, ma senza dati di buona qualità, il settore non può andare avanti ."

L'energia oceanica può aiutare a salvare il pianeta. Ma come questa industria in erba raggiunga un uso commerciale è una questione molto più complicata. Per fornire una road map dei dati, i ricercatori NREL hanno collaborato con il Pacific Northwest National Laboratory e i Sandia National Laboratories per sviluppare la prima versione di MHKiT, che ingerisce, elabora, visualizza e gestisce i dati su qualsiasi cosa, dalla produzione di energia di un dispositivo alla capacità di resistere a vari carichi meccanici alla quantità di energia che scorre attraverso i siti oceanici e fluviali negli Stati Uniti.

Prima di MHKiT, gli sviluppatori dovevano progettare il proprio codice per analizzare le prestazioni della loro tecnologia durante una vasca a onde o un test in mare aperto. Ma lo sviluppo del codice e la convalida possono richiedere molto tempo e denaro. Il software e i dati condivisi di MHKiT non sono solo gratuiti, ma anche standardizzati e di qualità controllata.

"La standardizzazione è davvero fondamentale", ha affermato Fao, "quindi tutti traggono le stesse conclusioni sulle prestazioni dei propri dispositivi o progetti". Gli sviluppatori devono raccogliere ed elaborare dati di alta qualità per preparare la loro tecnologia a sopravvivere in uno specifico sito fluviale e imparare cosa va bene (e cosa è sbagliato) in mare.

MHKiT può aiutare con tutto questo. Creato nel 2019 con il finanziamento del Water Power Technologies Office del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, il software è disponibile sia in Python che in MATLAB. Ora, il team MHKiT sta rilasciando versioni più robuste per ciascuna piattaforma.

Sulla sua piattaforma Python, MHKiT ora ospita i dati per le risorse di marea e fiume, inclusa la quantità di energia disponibile in quali siti, quanto sono veloci e turbolente le acque in quei siti e quali ostacoli sottomarini, come sabbia e pietre, potrebbero interferire con un prestazioni del dispositivo. (Per gli irriducibili dell'energia marina, questo significa dati da Acoustic Doppler Current Profiler e Delft3D.)

Inoltre, gli sviluppatori di energia delle onde possono ora analizzare le onde estreme che le loro macchine potrebbero dover affrontare nel sito di distribuzione prescelto. I dispositivi non preparati potrebbero non sopravvivere a quelle onde; con MHKiT, gli sviluppatori possono aumentare le probabilità che resistano.

Sulla piattaforma MATLAB, il team MHKiT raccoglie molti dati, come l'altezza delle onde, la velocità attuale e la temperatura dell'acqua, raccolti da una troupe di boe gestite dal Coastal Data Information Program. Per prevedere meglio il tempo e i climi che la tecnologia energetica marina potrebbe affrontare in mare aperto, il team MHKiT ha aggiunto anche dati storici sulle onde. Una volta completato, questo cosiddetto set di dati hindcast coprirà tutti gli Stati Uniti.

A soli quattro anni, MHKiT è già uno strumento popolare, scaricato più di 4.000 volte (sebbene alcuni di questi download siano clienti abituali che tornano per altri).

Successivamente, il team di sviluppo del toolkit prevede di integrare ancora più dati e funzionalità per tenere conto dei sistemi energetici ibridi, come quelli che accoppiano turbine eoliche galleggianti o pannelli solari con dispositivi di energia marina, e per tecnologie di nicchia più piccole utilizzate per alimentare l'economia blu. Questi includono droni marini senza pilota per l'esplorazione oceanica o dispositivi di desalinizzazione alimentati dalle onde per produrre acqua potabile pulita in località remote o per supportare i soccorsi in caso di calamità.

Più MHKiT diventa solido, più velocemente l'industria dell'energia marina può raggiungere la commercializzazione e cambiare quei titoli speculativi in ​​affermazioni definitive, come "L'energia marina è finalmente arrivata".