Är havsenergin äntligen här?

Denna fråga, i olika former, dyker upp i nyhetsartiklar varje år om inte varje månad. År 2021, Wired tidningen hävdade att "USA äntligen försöker låsa upp kraften i vågenergi." År 2022 publicerades Wall Street Journal frågade:"Kan havet hjälpa till att rädda planeten?"

Det enkla svaret är ja, havet – speciellt ren energi som genereras från vågor, tidvatten och havs- och flodströmmar – kan hjälpa till att rädda planeten. Den energi som är tillgänglig från denna förnybara energiresurs, kallad marin energi, motsvarar cirka 80 % av USA:s årliga elbehov. Även om en del av den kraften inte kan utnyttjas praktiskt, för att bygga en 100 % ren energiframtid, behöver världen all förnybar energi den kan få.

Nu kan utvecklare av marin energi börja bygga denna framtid snabbare (och billigare) med Marine and Hydrokinetic Toolkit (MHKiT), ett massivt, sökbart kunskapsnav med öppen källkod som förser utvecklare med koden som behövs för att analysera hur väl deras teknik kan prestera i olika hav och floder. Nyligen uppdaterad innehåller verktygslådan nu data om tidvatten- och flodenergiresurser, faktorer (som turbulens och sediment) som påverkar hur tekniken fungerar under vattnet, analys av extrema vågor och mer.

"Jag är verkligen ivrig att hjälpa till att lösa klimatförändringarna på alla sätt jag kan", säger Rebecca Fao, en forskare vid National Renewable Energy Laboratory (NREL) som hjälpte till att utveckla MHKiT. "Ren energi, inklusive marin energi, har en nyckelroll att spela i det, så jag är angelägen om att se det ta fart. Det kan tyckas vara en liten pusselbit, men utan data av god kvalitet kan branschen inte gå vidare ."

Havsenergi kan hjälpa till att rädda planeten. Men hur denna spirande industri uppnår kommersiell användning är en mycket mer komplicerad fråga. För att tillhandahålla en datavägkarta, samarbetade NREL-forskare med Pacific Northwest National Laboratory och Sandia National Laboratories för att utveckla den första versionen av MHKiT, som intar, bearbetar, visualiserar och hanterar data om allt från en enhets kraftproduktion och förmåga att motstå olika mekaniska belastningar på hur mycket energi som flödar genom hav och floder över hela USA.

Innan MHKiT var utvecklare tvungna att designa sin egen kod för att analysera hur väl deras teknik presterade under en vågtank eller ett öppet hav-test. Men kodutveckling – och validering – kan vara tidskrävande och dyrt. MHKiT:s delade programvara och data är inte bara gratis utan också standardiserade och kvalitetskontrollerade.

"Standardisering är verkligen nyckeln," sa Fao, "så alla drar samma slutsatser om prestandan för sina enheter eller design." Utvecklare måste både samla in och bearbeta data av hög kvalitet för att förbereda sin teknik för att överleva en specifik flodplats och lära sig vad som går rätt (och fel) ute till havs.

MHKiT kan hjälpa till med allt detta. Mjukvaran skapades 2019 med finansiering från U.S. Department of Energy's Water Power Technologies Office och är tillgänglig i både Python och MATLAB. Nu släpper MHKiT-teamet mer robusta versioner för varje plattform.

På sin Python-plattform innehåller MHKiT nu data för tidvatten- och flodresurser, inklusive hur mycket energi som finns tillgänglig på vilka platser, hur snabbt och turbulent vattnet är på dessa platser och vilka undervattenshinder – som sand och stenar – som kan störa en enhetens prestanda. (För marinenergiuthärdarna betyder detta data från Acoustic Doppler Current Profilers och Delft3D.)

Dessutom kan vågenergiutvecklare nu analysera extrema vågor som deras maskiner kan möta på sin valda installationsplats. Oförberedda enheter kanske inte överlever dessa vågor; med MHKiT kan utvecklare öka sannolikheten för att de kommer att uthärda.

På MATLAB-plattformen drar MHKiT-teamet in massor av data – som våghöjder, strömhastigheter och vattentemperaturer – samlad av en trupp bojar som hanteras av Coastal Data Information Program. För att bättre förutsäga vädret och klimatet som marin energiteknik kan möta offshore, lade MHKiT-teamet också till historiska vågdata. När den är klar kommer denna så kallade hindcast-datauppsättning att täcka hela USA.

Bara fyra år gammalt är MHKiT redan ett populärt verktyg, nedladdat över 4 000 gånger (även om vissa av dessa nedladdningar är återkommande kunder som kommer tillbaka för mer).

Därefter planerar verktygslådans utvecklingsteam att integrera ännu mer data och funktionalitet för att ta hänsyn till hybridenergisystem – som de som kopplar ihop flytande vindturbiner eller solpaneler med marina energienheter – och för mindre, nischade tekniker som används för att driva den blå ekonomin. Dessa inkluderar obemannade havsdrönare för havsutforskning eller vågdrivna avsaltningsanordningar för att producera rent dricksvatten på avlägsna platser eller för att stödja katastrofhjälp.

Ju mer robust MHKiT blir, desto snabbare kan den marina energiindustrin nå kommersialisering och ändra dessa spekulativa rubriker till definitiva uttalanden, som "Marine Energy Is Finally Here."