03:00
Платформа ARIES обладает необходимыми возможностями для имитации и снижения рисков морских энергетических систем для широкого спектра применений
Энергия океанских волн потенциально может использоваться для питания морских и прибрежных микросетей для таких приложений, как подзарядка автономных подводных аппаратов, поддержка океанских датчиков и аквакультуры, а также обеспечение локального энергоснабжения удаленных сообществ.
Платформа с большой амплитудой движения в кампусе Флэтайронс Национальной лаборатории Скалистых гор имитирует движение океана волны с шестью степенями свободы, используя данные реальных условий океана для перемещения устройств и измерения их работы. Фото Вернера Слокама, Национальная лаборатория Скалистых гор.Но для использования этой энергии требуются преобразователи волновой энергии, соединенные с рядом источников хранения и гибридной генерации, которые являются зарождающимися технологиями. Учитывая риски, связанные с непроверенной электроникой, и суровую окружающую среду многих микросетей, внедрение морских энергетических технологий должно быть точным. Именно здесь уникальные возможности платформы перспективных исследований интегрированных энергетических систем (ARIES) становятся необходимыми для проверки и снижения рисков.
Управляемая Национальной лабораторией Скалистых гор (NLR), ARIES интегрирует в лаборатории ключевые компоненты системы, такие как энергосистемы, гидроэнергетические технологии, силовую электронику и эмуляцию физики океана. С помощью установки ARIES сообщества, компании и исследовательские группы могут моделировать работу устройств перед погружением их в воду, подтверждая их долгосрочную отдачу и технический успех.
«ARIES позволяет NLR и партнерам проверять и совершенствовать сложные гибридные морские энергетические системы в контролируемой, воспроизводимой и доступной среде», - сказал Эл ЛиВекки, руководитель программы лаборатории гидроэнергетики NLR. «Это помогает снизить риски иготовые системы для развертывания в океане и ускорения развития технологий. Не существует морской энергетической компании, которая использовала бы лабораторную инфраструктуру NLR и которая не включила бы полученные знания в системы следующего поколения». С логистической точки зрения энергоснабжение прибрежных объектов может быть затруднено из-за расстояния, что создает риски для безопасности и надежности.
Эта проблема распространяется на морские миссии, такие как зондирование океана и аквакультура, а также на отдаленные военные базы США, изолированные племенные деревни и отдаленные горнодобывающие и рыболовные предприятия. Энергия из сети не всегда является данностью, поэтому для некоторых сообществ может иметь смысл искать энергию в океане. Но сначала этот источник энергии можно протестировать с помощью ARIES.
«Что касается передовых решений в области энергетики океана, может быть трудно чувствовать себя уверенно при внедрении новых технологий, когда существует так много неизвестного», - сказала Джен Курц, директор по исследованиям ARIES в NLR. «ARIES устраняет неопределенность и снижает риск. Мы создаем среду морских и энергетических систем, с которой партнеры ожидают столкнуться, максимально приближенную к реальной».
Чтобы воспроизвести сложные системы, объединяющие морскую энергию с гибридными энергосистемами, ARIES использует как специальное оборудование, так и цифровые двойники.
Одним из центральных инструментов является сухой симулятор океанских волн, который перемещает устройства, как волны в океане. Платформа движения с большой амплитудой, или LAMP, предназначена для перемещения Преобразователи волновой энергии массой 10 000 кг с шестью степенями свободы тестируют физическую устойчивость устройств к биениям океана и измеряют их способность улавливать энергию под разными углами. Исследователи NLR исчерпывающе охарактеризовали LAMP так, что w.Все свойства отражены точно.
Поскольку LAMP волнуется, как океан, остальная часть ARIES повторяет интеграцию сетки. Тестируемые устройства связаны с полным набором эмуляторов исследовательских энергосистем и их киберкоммуникацией. ARIES копирует любую энергосистему и для большей точности задействует целый ряд локальных энергетических ресурсов.
«Киберфизические ресурсы в ARIES исключительны и постоянно расширяются», - сказал Курц. «Какой бы ни была природа партнерских энергосистем, независимо от того, подключаются ли они к электролизерам, батареям, реагирующим нагрузкам, мы гарантируем, что ARIES сможет имитировать ее. Именно так мы можем уловить глубокие детали интеграции морской энергетики».
LAMP подходит для многих преобразователей волновой энергии, а динамометры в кампусе Flatirons NLR обеспечивают дополнительные возможности для проверки систем отбора мощности. Вместо того, чтобы воссоздавать пространственные силы воды, они создают вращение, которое приводит к выработке электроэнергии. Вот как исследователи ARIES изучали автономную морскую энергосистему SeaRAY. Генерируя ту же мощность, которую устройство производит на море, команда ARIES могла бы протестировать конфигурации микросетей и наносетей для таких приложений, как зарядка подводных транспортных средств.
Динамометр ARIES, LAMP и эмуляторы сети полезны для тестирования отбора мощности как для роторных, так и для линейных генераторов, работающих с широким спектром волновых, приливных и речных устройств. На рассмотрении находится любая волновая или гидрокинетическая конфигурация микросети, и партнерам предлагается воспользоваться ее преимуществами.
Универсальность для морской энергетики и гибридных энергетических систем
На береговых линиях США и разбросанных по островам и архипелагам США существуют сотни микросетей с ограниченным подключением к основной сети или без нее.избавлять. Для сообществ и компаний, рассматривающих возможность получения энергии из морской энергии в микросети, силовая электроника является важной частью уравнения.
Силовая электроника преобразует и фильтрует электроэнергию для ее надежного использования в сети. Волновая энергия, например, посылает на сушу переменную и нестационарную мощность, что усложняет способность сети использовать эту энергию. Для преобразования этой сырой энергии в полезную электроэнергию необходима электроника с соответствующими средствами управления и аппаратным обеспечением. Именно этому взаимодействию береговых и водных ресурсов уделяется особое внимание в ARIES.
Гидравлический динамометр в кампусе Flatirons NLR позволяет исследователям настраивать генерацию, например, энергию, производимую автономной морской энергосистемой SeaRAY, изображенной выше. С помощью ARIES динамометры приводят в действие устройства, воссоздающие выработку энергии для комплексных испытаний с использованием коммерческих морских и гидрокинетических технологий. Фото Грегори Купера, Национальная лаборатория Скалистых гор. Примером проверки силовой электроники является гидравлический и электрический преобразователь энергии волн обратного осмоса, или HERO WEC, проект, в котором NLR использовала ARIES для проверки устройства волновой энергии, интегрированного с смоделированными сетевыми активами. Исследователи разработали контроллер заряда, чтобы лучше управлять потоком энергии между морским генератором и береговой батареей. При проверке этого контроллера заряда исследователи обновили ARIES, чтобы обеспечить быструю, гибкую и высокую точность будущих проверок.
Примите участие
Чтобы глубже погрузиться в гидрокинетические и морские энергетические микросети, NLR запустила в 2026 году серию вебинаров, посвященных проблемам интеграции технологий морской энергетики в удаленные островные микросети, в том числе тому, как ARIES можно применять для реальные микросети. Серия вебинаров также предназначена для участниковсоответствующие программы Министерства энергетики США, такие как Партнерство по оказанию помощи микросетям сообществ и Проект партнерства по инновациям в области энергетических технологий и другие.
Узнайте больше о платформе ARIES и LAMP. Чтобы стать нашим партнером, свяжитесь с Rebecca.Fao@nlr.gov.
Статья из NLR.
