Havsvågor representerar en riklig källa till förnybar energi. Men för att bäst använda denna naturresurs, vågenergiomvandlare måste kunna hantera havsvågor med olika styrkor fysiskt utan att kantra.

Forskare vid Texas A&M University har utvecklat analysverktyg som kan hjälpa till att karakterisera rörelserna hos flytande men förankrade vågenergianordningar. Till skillnad från komplicerade simuleringar som är dyra och tidskrävande, de sa att deras teknik är snabb, men ändå tillräckligt noggrant för att uppskatta om vågsenergianordningar kommer att vända i en ständigt föränderlig havsmiljö.

"Vågenergiomvandlare måste dra nytta av stora vågrörelser för att producera el. Men när en stor storm kommer, du vill inte ha en stor våg, vind- och strömrörelser för att förstöra dessa enheter, "sa doktor Jeffrey Falzarano, professor vid institutionen för havsteknik. "Vi har utvecklat mycket enklare analysverktyg för att bedöma prestandan för dessa enheter i en dynamisk havsmiljö utan att kräva enorma mängder simuleringar eller fysiska modelltester som tar mycket tid att köra och är kostnadsöverskridande."

De matematiska verktygen beskrivs online i tidskriften Fartyg och offshore -strukturer i juli.

Wave-energy-enheter fungerar i två lägen. I "normalt läge, "de omvandlar energin från flodvågor till elektricitet. Således, detta läge avgör till stor del om utformningen av vågenergianordningen är ekonomiskt effektiv. Dock, i "överlevnad" -läge, eller när infallande vågor orsakar stora rörelser i vågenergianordningarna, prestanda för vågenergianordningar bestäms till stor del av ett förtöjningssystem som förankrar enheterna till en plats vid botten av vattensamlingen.

Förtöjningar kan vara av flera typer, inklusive kajar och ankarbojar, och kan ordnas i olika konfigurationer. Dessutom, det finns betydande variationer i formen av vågenergianordningar, gör förutsägelsen om enheten kommer att kantra icke -privat.

"Fartyg finns i olika former och storlekar; tankfartyg, till exempel, skiljer sig mycket från fiskefartyg eller andra militära fartyg. Dessa olika geometrier påverkar fartygets rörelse i vattnet, "sade Falzarano." På samma sätt, formen på vågenergianordningar kan vara ganska olika. "

För analysen, Hao Wang, Falzaranos doktorand, använde en cylindrisk vågenergianordning. Denna generiska form tillät forskarna att förenkla problemet med förutsägelse och utvidgade sin analys till andra vågenergiomvandlare med liknande form. Han övervägde också tre förtöjningskonfigurationer.

Hao använde två analysmetoder, Markov och Melnikov närmar sig, att förutsäga riskerna med att vända under slumpmässig excitation. Mer specifikt, använder information från våg-energi-enhetens geometri, konfigurationen av förtöjningssystemet och flodvågsegenskaper, metoderna ger en graf som innehåller en kuvertliknande region. Intuitivt, om vågorna är riktigt stora, som under en storm, och det flytande fartyget slipper detta kuvert, det kommer sannolikt att omsättas.

Forskarna noterade att även om de analytiska modellerna var helt olika, de gav nästan samma resultat, bekräfta deras förtjänst och noggrannhet. De sa också att deras matematiska tillvägagångssätt kan tillämpas för att bedöma prestanda för andra flytande enheter, som flytande vindkraftverk.

"Plattformen för ett flytande vindkraftverk är samma som plattformen för vågenergianordningar, och så kan flytande turbiner också pitchpole eller omsättning om vågorna är mycket höga, "sa Falzarano." Min grupp har varit ledande när det gäller att utveckla metoder för att förutsäga fartygets stabilitet. Vi tittar nu på att tillämpa dessa tillvägagångssätt på förnybara, flytande energianordningar. "