Eftersom klimatförändringar förändrar planeten, orsakar de enorma förändringar i våra hav. Eftersom dessa vatten absorberar överskottsvärme och energi från vår atmosfär, har havet sugit upp 90 % av den värme som genereras från utsläpp av växthusgaser. All den värmen orsakar marina värmeböljor, smältande havsis och höjning av havsnivån, vilket utgör stora risker för marina djurliv, ekosystem och kustsamhällen.

Men en form av förnybar energi kan dra från havets kraft för att hjälpa till att bekämpa klimatförändringar och skydda planetens sårbara vatten. Marin energi – kraft som genereras från havsvågor samt havs- och flodströmmar och tidvatten – kan vara en värdefull del av världens kolfria portfölj av förnybar energi. Ändå är marin energiteknik fortfarande i de tidiga utvecklingsstadierna, delvis för att det finns lite data som styr deras framsteg mot kommersiell framgång.

Det är därför forskare vid National Renewable Energy Laboratory (NREL) utvecklar datainsamlingsverktyg för att påskynda utvecklingen av dessa lovande teknologier.

"Marin energiteknik kan vara en stor hjälp för att bekämpa klimatförändringar", säger NRELs vattenkraftsforskare Casey Nichols. "Ju snabbare vi kan få igång marin energiteknik, desto snabbare kan de hjälpa oss att driva den blå ekonomin, sätta energi på isolerade samhällen och flytta oss till ett förnybart energinät."

Nichols, tillsammans med andra vattenkraftsforskare Andrew Simms och ett bredare NREL-team, bygger verktyg som samlar in högkvalitativ data för marinenergiutvecklare. Dessa datainsamlingssystem kallas Modular Ocean Data Acquisition (eller MODAQ) och kan ge information om en mängd olika marina energiprototyper, inklusive deras potentiella energiproduktion och prestandaegenskaper (som till exempel hur de rör sig och reagerar på havsvågor).

Med MODAQ kan användare bedöma sina prototypers löfte hela vägen från labbbänken till det öppna havet för att snabbt finslipa sina designs.

"För att ha en framgångsrik implementering," sa Nichols, "måste du samla in rätt data på rätt sätt. Om du inte gör det kan du förlora massor av pengar och massor av tid. Det kan verkligen hindra ditt projekt. Vi utvecklade MODAQ för att använda mätutrustning av högsta kvalitet samtidigt som vi följer industristandarder för att säkerställa att insamlade data är korrekta."

MODAQ består av tre distinkta produkter:MODAQ Field, MODAQ Cloud och MODAQ Web. Tillsammans erbjuder dessa verktyg allt från in-the-field datainsamling och fjärrkontroll av havsbundna enheter till datalagring och bearbetning. Användare kan komma åt en ren, lättförståelig datasammanfattning nästan lika snabbt som data samlas in. Och eftersom MODAQ är kompatibla med marinenergistandarder kan utvecklare använda verktyget för att utföra ackrediterade tester – tredjepartsverifieringar av en enhets prestanda – vilket kan hjälpa till att öka investerarnas och kundernas förtroende för tekniken.

"MODAQ är som legoklossar för datainsamling", säger Simms, som tillsammans med teknikern Mark Murphy byggde MODAQs hårdvara (det han kallar dess "hjärnor"). Simms och NREL MODAQ-teamet kan skräddarsy varje legokloss för att möta de specifika behoven hos varje prototyp.

Dessa specialbyggda MODAQs är också mycket efterfrågade, vilket är anledningen till att Nichols nyligen befann sig på en strand på Hawaii – utan tvekan en av de bästa platserna att samla in marin energidata. Statens vågor bär motsvarande 25 gånger dess energibehov. Att bara utnyttja en del av den rena energin kan hjälpa till att kompensera de höga kostnaderna för att frakta råolja till öarna.

Och ett forskarlag vid University of Hawaii siktar på att göra just det. Med sin anpassade MODAQ förfinar forskarna en småskalig version av deras vågenergiprototyp, Hawaiʻi Wave Surge Energy Converter (HAWSEC, förkortat), som en dag kan driva Hawaiis kustsamhällen. Teamets MODAQ gjorde det möjligt för dem att samla in tillförlitliga data vid laboratoriebänken, i vågtanktester vid Oregon State University och i ett öppet vattenfälttest vid Hawaiis Makai Research Pier. "Vi byggde i princip ett maskinvarusystem för tre enhetsdistributioner, vilket vi aldrig har gjort förut," sa Simms.

"Vi spenderade mycket tid på att göra MODAQ säker och pålitlig att använda i vågtankområdet och på stranden," tillade Nichols. "Saltvattenmiljöer är hårda mot många material, så vi designade systemet för att klara allt det där."

Hittills har Hawaii-teamets MODAQ-data nära matchat modeller genererade med NRELs Wave Energy Converter Simulator (även känd som WEC-Sim) – ett tecken på att WEC-Sims teoretiska modeller ger realistiska resultat. "Simuleringen och experimentella data var mycket nära, vilket var spännande att se," sa Nichols. Det är spännande för HAWSEC-teamet också, som med tillförsikt kan lita på all ljuddata för att bygga en större prototyp för sina nästa vågtanktester.

För HAWSEC-teamet och andra marinenergiutvecklare tillhandahåller MODAQ-system korrekta, tillförlitliga och standardiserade data för att bedöma deras enheters prestanda så att de kan undvika att bygga sina egna datainsamlingssystem från grunden (ofta till stora kostnader). Eftersom MODAQ-teamet ständigt förbättrar sitt system, kan utvecklare börja med en solid grund och helt enkelt lägga till komponenter för att utvärdera de unika egenskaperna hos sin enhet.

"Utvecklare av marin energiteknik försöker i princip göra något helt nytt i en av de tuffaste miljöerna på jorden," sa Simms. "Data är ett av de bästa verktygen vi har för att förbättra tillförlitligheten och minska kostnaderna för marin energiindustri."

Under de kommande åren utvecklar Nichols, Simms och resten av NRELs MODAQ-team MODAQ 2.0, en ännu mer tillgänglig och kostnadseffektiv version av systemet. Men för nu är Nichols glada över att se fler utvecklare använda MODAQ 1.0 under enhetsinstallationer.

"Det finns så många användningsområden för den här tekniken," sa Nichols, "och jag är väldigt spänd på att se vart den kommer att ta vägen." + Utforska vidare

Vågdrivet SeaRAY förbereder provperioden på Hawaii