SeaRAY propulsé par les vagues se prépare pour l’essai d’Hawaï

SeaRAY propulsé par les vagues se prépare pour l'essai d'Hawaï

Le système de collecte de données renforcé du système modulaire d’acquisition de données océaniques traitera, nettoiera et affichera les données d’environ 70 capteurs différents à bord du SeaRAY. Ici, les techniciens de recherche sur l’énergie hydraulique Mark Murphy et Andrew Simms préparent l’appareil pour des contrôles plus rigoureux. Crédit : Vern Slocum, NREL

Les industries offshore, comme la recherche marine, la pisciculture et l’exploitation minière, dépendent souvent de gros navires avec de grands équipages. Sans énergie propre pour propulser ces navires, chaque voyage en mer et retour à terre est non seulement coûteux, mais aussi à forte intensité de carbone. Vous ne pouvez pas charger ce navire en le branchant dans l’océan.

Ou peut-être que vous pouvez.

Un dispositif d’énergie renouvelable autonome, alimenté par les vagues, appelé le système d’alimentation en mer autonome SeaRAY (AOPS), pourrait alimenter les travaux en mer et aider à protéger nos océans et notre climat. Le SeaRAY AOPS non seulement produit et stocke de l’énergie propre et sans carbone, mais il partage également des données avec les véhicules offshore qu’il alimente. Conçu par C-Power, le SeaRAY AOPS pourrait fournir une énergie propre pour les activités offshore, y compris l’aquaculture (comme les fermes piscicoles offshore), l’exploitation minière, la recherche océanographique, les missions militaires, la surveillance des fuites de méthane dans les puits de pétrole et de gaz sous-marins, ou même le dessalement pour les communautés éloignées. et la récupération en cas de catastrophe naturelle.

« Tout ce à quoi vous pouvez penser », a déclaré Andrew Simms, technicien de recherche au Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL), « SeaRAY peut alimenter en mer ».

L’économie mondiale des océans devrait doubler, passant de 1 500 milliards de dollars à 3 000 milliards de dollars d’ici 2030. Il est essentiel d’alimenter cette économie avec des énergies renouvelables pour protéger ces eaux vastes et vulnérables, qui abritent environ un million d’espèces, 17 % de l’approvisionnement alimentaire mondial et 70 % de son oxygène.

Pour prouver que le SeaRAY AOPS peut aider à alimenter cette soi-disant économie bleue, C-Power s’est associé à NREL et au US Department of Energy Water Power Technologies Office pour préparer l’appareil pour son premier essai en mer ouverte.

« NREL a un rôle essentiel dans ce projet », a déclaré Reenst Lesemann, PDG de C-Power. « Ils aident non seulement à fournir le cerveau de l’AOPS, mais aussi à tester et à déboguer le système avant d’entrer dans l’eau. »

Pour s’assurer que le SeaRAY AOPS est prêt pour un essai océanique de six mois sur le site de test de l’énergie des vagues de la marine américaine à Hawaï, les chercheurs du NREL simulent les mouvements océaniques roulants sur le campus Flatirons du laboratoire dans le Colorado. Avec le nouveau système de collecte et de contrôle des données de terrain du NREL, appelé Modular Ocean Data Acquisition (MODAQ), l’équipe vérifiera que SeaRAY AOPS peut fonctionner comme prévu tout en se balançant avec les vagues de l’océan.

« Nous traitons cela comme un satellite », a déclaré Simms. « Avant de nous déployer, tout doit être en ordre pour réussir à produire de l’électricité à Hawaï et ailleurs. Nous devons marcher avant de courir. »

Le SeaRAY AOPS peut être plus petit ou plus grand pour répondre à des besoins spécifiques, générant entre 100 watts et 20 kilowatts, suffisamment d’énergie pour alimenter n’importe quoi, d’un système de collecte de données sur les fonds marins à un véhicule sous-marin ou un navire de surface de taille moyenne. À la surface de l’océan, un convertisseur d’énergie houlomotrice capture et transforme le mouvement des vagues en électricité, qui est ensuite stockée sur le SeaRAY et dans une batterie au fond de l’océan. Dans le même temps, le SeaRAY collecte, stocke et fournit des données à la fois depuis et vers l’appareil qu’il alimente et entre le SeaRAY et ses gestionnaires à terre.

« Vous pouvez considérer un AOPS comme une station de charge, un serveur de données et une tour de téléphonie cellulaire dans l’océan », a déclaré Lesemann.

À Hawaï, les partenaires du projet, dont Saab, un leader mondial de la robotique sous-marine électrique, la National Oceanic and Atmospheric Administration et BioSonics, associeront le SeaRAY AOPS à leur électronique, qui collecte des données sur les niveaux de méthane et de carbone, l’activité des poissons, etc. . Normalement, les véhicules sous-marins autonomes comme celui de Saab ont besoin de l’énergie d’un navire de surface qui émet environ 7 000 voitures de dioxyde de carbone par an ; le SeaRAY peut empêcher ces émissions.

SeaRAY propulsé par les vagues se prépare pour l'essai d'Hawaï

Andrew Simms a aidé à construire ce système d’acquisition de données sur le terrain (connu sous le nom de MODAQ), qui utilise l’énergie propre des vagues océaniques pour collecter et stocker des données dans le nuage. Crédit : Vern Slocum, NREL

« Avec Saab », a déclaré Lesemann, « nous cherchons à montrer que vous pouvez éviter cette production de dioxyde de carbone et, en même temps, réduire les coûts et la complexité opérationnelle tout en permettant des opérations autonomes qui ne sont pas possibles aujourd’hui. »

Pour renvoyer toutes ces données à ces partenaires en temps réel, le SeaRAY AOPS avait besoin d’un cerveau : MODAQ. Conçu à l’origine pour normaliser et augmenter la qualité et l’étendue de la collecte de données sur le terrain, le premier MODAQ pouvait effectuer l’acquisition de données de base et la surveillance des conditions (ce qui signifie qu’il gardait une trace des performances d’un dispositif d’énergie houlomotrice). Le MODAQ fortifié de SeaRAY est encore un autre acronyme : un système de contrôle de supervision et d’acquisition de données, ou SCADA. Désormais, l’outil collecte non seulement des données sur le terrain, mais il envoie également des informations au cloud et se connecte au Web afin que les clients puissent regarder une performance SeaRAY en direct, recevoir des données sur le fonctionnement d’un appareil ou même contrôler ces fonctions depuis un bureau à mi-chemin. autour du monde.

« Notre objectif ultime », a déclaré Simms, « est de fournir un système d’acquisition et de contrôle de données rapide, fiable et robuste qui peut télécharger, traiter et afficher des données à un client en temps quasi réel. »

Ce n’est pas une mince affaire. SeaRAY dispose d’environ 70 capteurs qui collectent des quantités massives de données. Pour gérer toutes ces informations, l’équipe a étendu son système, ce qui en fait le MODAQ le plus grand et le plus complexe à ce jour. Normalement, ce genre de développement prend quatre ans. L’équipe NREL l’a fait en un seul.

Mais avant que MODAQ ne passe sous l’eau avec SeaRAY, l’équipe doit le protéger d’un océan corrosif et violent.

En mer, le sel peut décomposer les machines exposées, les vagues qui se brisent peuvent endommager les câbles et l’eau salée conductrice peut provoquer ce qu’on appelle la corrosion galvanique ; lorsque deux métaux différents sont immergés dans une solution conductrice, l’un peut se détériorer à un rythme différent de l’autre. « Tout doit être résistant aux éclaboussures et à l’eau salée », a déclaré Mark Murphy, un technicien de recherche du NREL. Et, pour contrecarrer la corrosion galvanique, a-t-il poursuivi, « nous devions nous assurer de ne pas mélanger et assortir les métaux dans l’eau ».

Les tests en haute mer présentent un autre défi : un mouvement constant, parfois violent. Pour s’assurer que le SeaRAY AOPS fonctionne bien même dans les turbulences, l’équipe du NREL l’a attaché à un dynamomètre, une machine généralement utilisée pour tester les générateurs d’éoliennes. Pour mettre SeaRAY à travers les mouvements de l’océan, les ingénieurs de NREL ont conçu un tout nouveau banc d’essai, un dynamomètre hydraulique, qui simule mieux les vagues et les courants. Un dynamomètre hydraulique, qui utilise des fluides pour alimenter un moteur et faire basculer le SeaRAY, peut changer de direction beaucoup plus rapidement qu’un moteur électrique, qui tourne à grande vitesse mais n’est pas aussi agile.

« Avec un moteur hydraulique, il n’y a pas autant d’inertie et vous pouvez changer de direction », a déclaré Scott Lambert, ingénieur en mécanique chez NREL qui a conçu le nouveau dynamomètre hydraulique à partir de zéro. « C’est important lorsque vous voulez changer de direction en permanence pour simuler des vagues. »

Le convertisseur d’énergie houlomotrice de SeaRAY utilise deux flotteurs, un de chaque côté, qui roulent avec les vagues de l’océan et se connectent à un système de prise de force, une machine mécanique qui transforme ce mouvement en énergie. Ce système fait ensuite fonctionner un générateur. Et ce générateur se connecte à des batteries sur le fond marin, un système de stockage que l’ingénieur de recherche NREL Ismael Mendoza testera également avant l’essai en mer. « La première fois que le système de stockage et SeaRAY se rencontrent, c’est dans l’océan », a déclaré Mendoza.

Cet automne, l’équipe SeaRAY emballera son appareil dans un conteneur d’expédition standard et l’enverra à Hawaï. Là, un petit bateau remorquera la technologie jusqu’à son site d’essai océanique. Ce transport facile est utile ; C-Power a veillé à ce que son appareil alimenté par les vagues puisse être transporté n’importe où dans le monde avec peu de barrières logistiques et avec un coût, un équipage et des émissions de carbone minimes.

Une fois le test sur le terrain en haute mer terminé, le système MODAQ fournira à l’équipe C-Power des données pour améliorer encore l’appareil SeaRAY et le rendre encore plus petit, plus léger, plus efficace et plus adaptable pour un plus large éventail d’applications.

« Je pense que nous avons fait du bon travail », a déclaré Simms. « Nous sommes sur le point de le découvrir. »


Une nouvelle technologie d’énergie propre extrait deux fois plus d’énergie des vagues de l’océan


Fourni par le Laboratoire national des énergies renouvelables

Citation: SeaRAY propulsé par les vagues se prépare pour l’essai d’Hawaï (2021, 23 août) récupéré le 23 août 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-08-wave-powered-searay-preps-hawaii-trial.html

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