Ein (virtueller) tiefer Einblick in die Möglichkeiten der Meeresenergie

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Unter den Wellen, die an unsere Küsten krachen, und in den Gezeiten, die jeden Tag wie am Schnürchen ein- und ausströmen, steckt eine große Energie: so viel Energie, dass sie, wenn wir die gesamte Meeresenergie nutzen würden, die uns zur Verfügung steht, gleichwertig wäre fast 60 % der Stromerzeugung der Vereinigten Staaten im Jahr 2019. Selbst wenn wir nur einen Teil dieses Potenzials nutzen, könnte Meeresenergie einen erheblichen Beitrag zu unserem Strombedarf leisten.

Wirklich interessant wird es, wie Forscher am National Renewable Energy Laboratory (NREL) daran arbeiten, dieses Potenzial zu erschließen. Und jetzt können Lehrer, Schüler – und alle anderen mit einer Leidenschaft für erneuerbare Energien – vorbeischauen Insel zur Entdeckung erneuerbarer Energien (REDi). um modernste Meeresenergietechnologien virtuell in Aktion zu sehen.

REDi Island ist eine neue Bildungsressource, die vom Wasserkraftteam am NREL und IKM 3D mit Mitteln des Water Power Technologies Office des US-Energieministeriums entwickelt wurde. Tauchen Sie ein und erkunden Sie alles, was die Wasserkraft zu bieten hat.

Verstärkung der Turbinen in Tidal Town

Gezeitenturbinen, wie man sie in findet Gezeitenstadtsind eine vielversprechende Technologie, die viele Küstengemeinden mit Strom versorgen könnte, indem sie die inhärente Energie der Ebbe und Flut nutzt. Da sie aber Tag für Tag dem Salzwasser ausgesetzt sind, müssen die Geräte aus langlebigen Materialien gefertigt sein.

„Damit erneuerbare Meeresenergie erfolgreich sein kann, muss sie kosteneffektiv sein. Deshalb ist es wirklich wichtig, Wege zu finden, wie wir Turbinenkomponenten – wie zum Beispiel die Rotorblätter – aus Materialien herstellen können, die den rauen Umgebungen standhalten.“ sagte Robynne Murray, Forschungsingenieurin am NREL. Murray und ihre Kollegen entwickeln kontinuierlich neue Versionen von Schaufeldesigns und Materialien für Gezeitenturbinen, die 20 Jahre unter Wasser standhalten können – und die das Potenzial haben, am Ende ihrer Lebensdauer recycelbar zu sein.

„Ich bin wirklich begeistert von einem der neuen Materialien, an denen wir forschen: einem recycelbaren Epoxidmaterial, das hier am NREL erfunden wurde und das wir aus Zuckerbasis oder anderen biologischen Materialien herstellen können“, sagte Murray. „Es ist wie Thermoplaste recycelbar, kann aus Nicht-Erdölprodukten hergestellt werden, was zur Dekarbonisierung des Energiesektors beiträgt, und hält den Belastungen durch den Betrieb von Gezeitenturbinen ebenso stand wie herkömmliche Verbundwerkstoffe.“

Als nächstes hofft das Gezeitenenergie-Forschungsteam, einen Satz zusammengesetzter Gezeitenturbinenschaufeln einzusetzen, die am NREL entworfen und hergestellt wurden Testgelände der Living Bridge der University of New Hampshiremit dem Ziel, reale Daten über die Leistung ihrer Rotorblätter zu sammeln.

Energie auf dem Bulge Wave Boulevard einfangen

Im Jahr 2022 erhielt ein NREL-Team ein Patent für eine neuartige Form der Meeresenergietechnologie: verteilte eingebettete Energiewandlertechnologien (oder kurz DEEC-Tec). In diesem Technologiebereich können kleine, einzelne Energiewandler (DEECs) zu größeren Konfigurationen verschmolzen oder zusammengefügt werden, um Energie zu gewinnen. Aufgrund ihrer Größe und Flexibilität können sie in einer Vielzahl von Formen und Strukturen zusammengebaut werden, z Bulge-Wave-Energiewandler auf REDi Island, das sind lange, schmale Röhren, die mit DEECs ausgekleidet sind, die durch den Druck entgegenkommender Wellen aktiviert werden.

„DEEC-Tec bietet Forschern und Entwicklern eine völlig neue Denkweise darüber, wie Meeresenergie aus Meereswellen, Gezeiten und Strömungen in besser nutzbare Energieformen umgewandelt werden kann“, sagte Blake Boren, leitender Ingenieur am NREL und Haupterfinder von das Patent.

DEEC-Tec-Geräte haben das Potenzial, widerstandsfähiger, kostengünstiger und flexibler in Bezug auf den Installationsort zu sein, was sich erheblich positiv auf die Kapazität der Meeresenergieindustrie auswirken könnte. Boren und sein Team werden weiterhin das Potenzial dieses noch relativ neuen Bereichs erforschen, in der Hoffnung, die nächste Generation von Meeresenergiegeräten zu entwickeln.

Bekämpfung der Wasserknappheit an der Entsalzungsstation

Die zunehmende Wasserknappheit auf der ganzen Welt hat zu Innovationen geführt, die sich auf die wellenbetriebene Entsalzung konzentrieren, um Menschen in abgelegenen Gemeinden oder an der Küste mit sauberem Trinkwasser zu versorgen – was besonders bei Katastrophenhilfeszenarien und an anderen Orten hilfreich ist, an denen die Wasserinfrastruktur nicht so robust ist wie in den kontinentalen Vereinigten Staaten.

Im Jahr 2020 machte sich NREL daran, ein eigenes kompaktes, wellenbetriebenes Entsalzungsgerät zu entwickeln: das hydraulischer und elektrischer Umkehrosmose (HERO) Wellenenergiekonverter (WEC). Die HERO WEC kann Meerwasser mithilfe eines hydraulischen oder elektrischen Energieumwandlungssystems entsalzen, das durch die Auf- und Abbewegung von Wellen angetrieben wird. Der erzeugte Strom wird über Kabel an Land zu einer Pumpe übertragen, die Wasser aus dem Meer ansaugt und es durch ein Umkehrosmose-Entsalzungssystem drückt – ähnlich wie der Prozess, der in gezeigt wird Entsalzungsstation.

„Letztendlich ist der Zugang zu Trinkwasser etwas, das Menschen aus allen Gesellschaftsschichten verstehen und das ihnen am Herzen liegt“, sagte Scott Jenne, NRELs Leiter für Meeresenergiesystemtechnik und technoökonomische Leitung. „Wellenenergie könnte einen echten Einfluss auf das Leben von Menschen in Küstengemeinden und in der maritimen Industrie auf der ganzen Welt haben.“

Das HERO WEC wurde inzwischen zwei Mal im offenen Wasser eingesetzt – ein dritter ist später im Jahr 2023 geplant – und bei jedem einzelnen Einsatz wurden weitere Informationen über die elektrischen und Entsalzungsfunktionen des Geräts geliefert. Die gesammelten Daten werden öffentlich zugänglich gemacht, um andere WEC-Entwickler zu unterstützen, die in ihrem Entwicklungsprozess auf validierte Designs und bewährte Lösungen angewiesen sind.

Besuchen Sie die anderen auf Meeresenergie ausgerichteten Stationen auf REDi Island:

Erweiterung der Reichweite von REDi Island

REDi Island ist eine virtuelle, mit erneuerbarer Energie betriebene Welt, die alle Möglichkeiten der Meeresenergie demonstriert Wasserkraft kann beim Übergang zu sauberer Energie genutzt werden. Das Tool ist Teil der NREL-Bemühungen zur Öffentlichkeitsarbeit und Bildung im Bereich Wasserkraft, die darauf abzielen, künftige Generationen zu ermutigen, eine Karriere im Bereich erneuerbare Energien anzustreben und sicherzustellen, dass die Zukunft der Wasserkraft und Meeresenergie robust und nachhaltig bleibt.

Als nächstes wird das NREL-Team eine interaktive App starten, die es Benutzern ermöglicht, virtuell von einer Zwischenstation auf der Insel zur anderen zu springen, um schnell mehr über die einzelnen Technologien zu erfahren. In den kommenden Jahren hofft das Team, endlich eine videospielartige Funktion auf der Insel zu integrieren, um jüngere Kinder anzusprechen.

Erfahren Sie mehr über Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen und Mathematik (MINT) Karriere- und Personalentwicklungsmöglichkeiten im Bereich Meeresenergie. Und bleiben Sie über andere spannende Forschungsergebnisse auf dem Laufenden, indem Sie den Wasserkraft-Newsletter von NREL abonnieren. Die jetzige.

Von Tiffany Plate, mit freundlicher Genehmigung von NREL