Un’immersione (virtuale) approfondita nelle capacità dell’energia marina

C’è una grande energia nascosta sotto le onde che si infrangono sulle nostre coste e nelle maree che vanno e vengono ogni giorno come un orologio: così tanta energia che, se sfruttassimo tutta l’energia marina a cui abbiamo accesso, equivarrebbe a quasi Il 60% della produzione di energia elettrica degli Stati Uniti nel 2019. Anche se catturassimo solo una parte di questo potenziale, l’energia marina potrebbe fornire un contributo significativo al nostro fabbisogno di elettricità.

Il modo in cui i ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) stanno lavorando per sfruttare questo potenziale è il punto in cui diventa davvero interessante. E ora, insegnanti, studenti – e chiunque altro abbia una passione per le energie rinnovabili – possono visitare l’isola Renewable Energy Discovery (REDi) per vedere virtualmente le tecnologie all’avanguardia dell’energia marina in azione.

REDi Island è una nuova risorsa educativa sviluppata dal team sull’energia idrica di NREL e IKM 3D con il finanziamento dell’Ufficio per le tecnologie per l’energia idrica del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. Immergiti per esplorare tutto ciò che l’energia idrica ha da offrire.

Rafforzare le turbine a Tidal Town

A sinistra: illustrazione di due turbine mareomotrici installate sul letto di un fiume; A destra: due ingegneri lavorano su uno stampo composito per pala di turbina. I ricercatori dell’NREL stanno lavorando per sviluppare materiali resilienti e sostenibili per le turbine mareomotrici che potrebbero resistere fino a 20 anni sott’acqua. Illustrazione di IKM 3D; Foto di Dennis Schroeder, NREL

Le turbine mareomotrici, come quelle trovate a Tidal Town, sono una tecnologia promettente che potrebbe fornire energia a molte comunità costiere catturando l’energia intrinseca nel flusso e riflusso delle maree. Ma poiché sono esposti giorno dopo giorno all’acqua salata, i dispositivi devono essere realizzati con materiali durevoli.

“Affinché l’energia rinnovabile marina abbia successo, deve essere economicamente vantaggiosa, quindi è davvero importante trovare modi per realizzare componenti delle turbine, come le pale, con materiali che durino in ambienti difficili”, ha detto Robynne Murray, un ingegnere ricercatore presso NREL. Murray e i suoi colleghi sviluppano continuamente nuove iterazioni di design e materiali delle pale delle turbine mareomotrici che possono resistere 20 anni sott’acqua e che hanno il potenziale per essere riciclabili alla fine della loro vita.

“Sono davvero entusiasta di uno dei nuovi materiali su cui stiamo effettuando ricerche: un materiale epossidico riciclabile inventato qui alla NREL che possiamo ricavare da zuccheri o altri materiali biologici”, ha affermato Murray. “È riciclabile, come la termoplastica, può essere ricavato da prodotti non petroliferi, il che aiuta a decarbonizzare il settore energetico, e può sopportare i carichi delle turbine di marea in funzione, nonché dei materiali compositi tradizionali”.

Il team di ricerca sull’energia delle maree spera poi di implementare una serie di pale composite per turbine mareomotrici, progettate e realizzate presso NREL, sul sito di test Living Bridge dell’Università del New Hampshire, con l’obiettivo di raccogliere dati reali sulle prestazioni delle loro pale.

Catturare l’energia sul Bulge Wave Boulevard

Le tecnologie brevettate di conversione di energia incorporata distribuita di NREL (a sinistra) potrebbero essere utilizzate per una varietà di applicazioni di energia marina, come quella dimostrata nel Bulge Wave Boulevard di REDi Island (a destra)., Immagine NREL

Nel 2022, un team NREL ha ricevuto un brevetto per una nuova forma di tecnologia energetica marina: tecnologie di conversione di energia integrate distribuite (o DEEC-Tec, in breve). In questo ambito tecnologico, piccoli convertitori di energia individuali (DEEC) possono essere fusi o uniti insieme in configurazioni più grandi per catturare energia. Le loro dimensioni e flessibilità significano che possono essere assemblati in una varietà di forme e strutture, come i convertitori di energia delle onde rigonfie sull’isola REDi, che sono tubi lunghi e stretti rivestiti con DEEC che vengono attivati ​​dalla pressione delle onde in arrivo.

“DEEC-Tec offre a ricercatori e sviluppatori un modo completamente nuovo di pensare a come convertire l’energia marina proveniente dalle onde, dalle maree e dalle correnti dell’oceano in forme di energia più utilizzabili”, ha affermato Blake Boren, ingegnere senior presso NREL e inventore principale di il brevetto.

I dispositivi DEEC-Tec hanno il potenziale per essere più resilienti, convenienti e flessibili nel luogo in cui possono essere installati, il che potrebbe avere un notevole impatto positivo sulla capacità del settore dell’energia marina. Boren e il suo team continueranno a esplorare il potenziale di questo dominio ancora relativamente nuovo nella speranza di creare la prossima generazione di dispositivi energetici marini.

Affrontare la scarsità d’acqua presso la stazione di desalinizzazione

I ricercatori del NREL stanno sviluppando metodi per utilizzare l’energia delle onde per alimentare sistemi di desalinizzazione a osmosi inversa in aree in cui l’acqua potabile pulita scarseggia. Illustrazione di IKM 3D; Foto per gentile concessione del Coastal Studies Institute

La crescente scarsità d’acqua in tutto il mondo ha ispirato innovazioni incentrate sulla desalinizzazione alimentata dalle onde come modo per fornire acqua potabile pulita alle persone che vivono in comunità remote o costiere, il che è particolarmente utile in scenari di soccorso in caso di catastrofe e in altri luoghi in cui le infrastrutture idriche non sono così robuste. come negli Stati Uniti continentali.

Nel 2020, NREL ha deciso di creare il proprio dispositivo di desalinizzazione compatto alimentato dalle onde: il convertitore di energia delle onde (WEC) a osmosi inversa idraulica ed elettrica. L’HERO WEC può dissalare l’acqua di mare utilizzando un sistema di conversione dell’energia idraulica o elettrica alimentato dal movimento su e giù delle onde. L’elettricità generata viene trasmessa a riva tramite cavi a una pompa che aspira l’acqua dall’oceano e la spinge attraverso un sistema di desalinizzazione a osmosi inversa, proprio come il processo dimostrato nella Stazione di desalinizzazione.

“In fin dei conti, l’accesso all’acqua potabile è qualcosa che persone di ogni ceto sociale comprendono e di cui si preoccupano”, ha affermato Scott Jenne, responsabile tecnico-economico e responsabile dell’ingegneria dei sistemi energetici marini di NREL. “L’energia delle onde potrebbe avere un impatto reale sulla vita delle persone nelle comunità costiere e nelle industrie marittime di tutto il mondo”.

L’HERO WEC è stato ora sottoposto a due implementazioni in acque libere, con una terza pianificata più avanti nel 2023, e ciascuna di esse ha fornito maggiori informazioni sulle capacità elettriche e di desalinizzazione del dispositivo. I dati raccolti saranno resi pubblici per assistere altri sviluppatori WEC, che si affidano a progetti convalidati e soluzioni comprovate nel loro processo di sviluppo.

Visita le altre stazioni di passaggio focalizzate sull’energia marina sull’isola REDi:

Espansione della portata dell’isola REDi

REDi Island è un mondo virtuale alimentato da energia rinnovabile che dimostra tutti i modi in cui è possibile utilizzare l’energia marina e l’energia idroelettrica durante la transizione verso l’energia pulita. Lo strumento fa parte degli sforzi educativi e di sensibilizzazione dell’NREL sull’energia idrica, progettati per incoraggiare le generazioni future a esplorare una carriera nel campo delle energie rinnovabili e per contribuire a garantire che il futuro dell’energia idroelettrica e dell’energia marina rimanga solido e sostenibile.

Il team NREL lancerà prossimamente un’app interattiva che consentirà agli utenti di saltare virtualmente da una stazione di passaggio all’altra dell’isola per apprendere rapidamente di più su ciascuna tecnologia. Nei prossimi anni, il team spera di integrare nell’isola una funzione simile a un videogioco per coinvolgere i bambini più piccoli.

Scopri di più sulle carriere in ambito scientifico, tecnologico, ingegneristico e matematico (STEM) e sulle opportunità di sviluppo della forza lavoro nel settore dell’energia marina. E rimani aggiornato su altre interessanti ricerche iscrivendoti alla newsletter sull’energia idrica di NREL, The Current.

Di Tiffany Plate, per gentile concessione di NREL