Le onde oceaniche rappresentano un'abbondante fonte di energia rinnovabile. Ma per utilizzare al meglio questa risorsa naturale, i convertitori di energia delle onde devono essere in grado di gestire fisicamente le onde oceaniche di diversa intensità senza capovolgersi.

I ricercatori della Texas A&M University hanno sviluppato strumenti analitici che possono aiutare a caratterizzare i movimenti dei dispositivi di energia delle onde galleggianti ma ancorati. A differenza delle simulazioni complicate, costose e dispendiose in termini di tempo, hanno detto che la loro tecnica è veloce, ma abbastanza accurato da stimare se i dispositivi a energia delle onde si trasformeranno in un ambiente oceanico in continua evoluzione.

"I convertitori di energia delle onde devono sfruttare i grandi movimenti delle onde per produrre elettricità. Ma quando arriva una grande tempesta, non vuoi una grande onda, movimenti del vento e della corrente per distruggere questi dispositivi, " ha detto il dottor Jeffrey Falzarano, professore presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Oceano. "Abbiamo sviluppato strumenti analitici molto più semplici per giudicare le prestazioni di questi dispositivi in ​​un ambiente oceanico dinamico senza richiedere enormi quantità di simulazioni o test di modelli fisici che richiedono molto tempo per essere eseguiti e sono proibitivi in ​​termini di costi".

Gli strumenti matematici sono descritti online nella rivista Navi e strutture offshore nel mese di luglio.

I dispositivi a energia delle onde funzionano in due modalità. In "modalità normale, " convertono l'energia delle onde di marea in elettricità. Così, questa modalità determina in gran parte se il design del dispositivo a energia delle onde è economicamente efficiente. Però, in modalità "sopravvivenza", o quando le onde incidenti causano grandi movimenti nei dispositivi di energia delle onde, le prestazioni dei dispositivi di energia ondoso sono in gran parte determinate da un sistema di ormeggi che ancorano i dispositivi in ​​una posizione sul fondo del corpo idrico.

Gli ormeggi possono essere di diversi tipi, compresi pontili e boe di ancoraggio, e possono essere organizzati in diverse configurazioni. Inoltre, ci sono notevoli variazioni nella forma dei dispositivi di energia delle onde, fare la previsione se il dispositivo si capovolgerà non è banale.

"Le navi sono disponibili in una varietà di forme e dimensioni; petroliere, Per esempio, sono molto diversi dai pescherecci o da altre navi militari. Queste diverse geometrie influenzano il movimento della nave in acqua, — disse Falzarano. — Allo stesso modo, la forma dei dispositivi a energia delle onde può essere molto diversa."

Per l'analisi, Hao Wang, Laureato di Falzarano, utilizzato un dispositivo cilindrico di energia delle onde. Questa forma generica ha permesso ai ricercatori di semplificare il problema della previsione e di estendere la loro analisi ad altri convertitori di energia delle onde di forma simile. Ha anche preso in considerazione tre configurazioni di ormeggio.

Hao ha usato due metodi analitici, gli approcci di Markov e Melnikov, prevedere i rischi di ribaltamento sotto eccitazione casuale. Più specificamente, utilizzando le informazioni dalla geometria del dispositivo di energia delle onde, la configurazione del sistema di ormeggio e le proprietà delle onde di marea, i metodi producono un grafico contenente una regione simile a un inviluppo. Intuitivamente, se le onde sono davvero grandi, come durante una tempesta, e la nave galleggiante sfugge a questo involucro, sarà probabilmente fatturato.

I ricercatori hanno notato che sebbene i modelli analitici fossero completamente diversi, hanno dato quasi gli stessi risultati, convalidandone il merito e l'accuratezza. Hanno anche detto che il loro approccio matematico può essere applicato per valutare le prestazioni di altri dispositivi galleggianti, come le turbine eoliche galleggianti.

"La piattaforma per una turbina eolica galleggiante è la stessa di quella per i dispositivi a energia delle onde, e quindi le turbine galleggianti possono anche essere ribaltate o ribaltate se le onde sono molto alte, " ha detto Falzarano. "Il mio gruppo è stato leader nello sviluppo di metodi per prevedere la stabilità della nave. Ora stiamo cercando di applicare questi approcci alle rinnovabili, dispositivi energetici galleggianti."