Les vagues de l'océan représentent une source abondante d'énergie renouvelable. Mais pour utiliser au mieux cette ressource naturelle, les convertisseurs d'énergie houlomotrice doivent être capables de gérer physiquement des vagues océaniques de différentes forces sans chavirer.




Les chercheurs de l'Université Texas A&M ont développé des outils analytiques qui peuvent aider à caractériser les mouvements de dispositifs d'énergie houlomotrice flottants mais ancrés. Contrairement aux simulations compliquées qui coûtent cher et prennent du temps, ils ont déclaré que leur method était rapide, mais suffisamment précise pour estimer si les appareils à énergie houlomotrice se retourneront dans un environnement océanique en constante évolution.

Un nouveau cadre analytique prédit la propension des appareils à énergie houlomotrice à chavirer

« Les convertisseurs d'énergie houlomotrice doivent tirer parti des mouvements de grandes vagues pour produire de l'électricité. Mais quand une grosse tempête survient, vous ne voulez pas que de grandes vagues, le vent et les mouvements de courant détruisent ces appareils », a déclaré le Dr Jeffrey Falzarano, professeur le Département de génie océanique. « Nous avons développé des outils analytiques beaucoup in addition simples pour juger des performances de ces appareils dans un environnement océanique dynamique sans nécessiter d'énormes quantités de simulations ou de checks de modèles physiques qui prennent beaucoup de temps à exécuter et sont d'un coût prohibitif.




Les outils mathématiques sont décrits en ligne dans la revue Ships and Offshore Buildings en juillet.

Les appareils à énergie houlomotrice fonctionnent selon deux modes. En « mode normal », ils convertissent l'énergie des raz-de-marée en électricité. Ainsi, ce method détermine en grande partie si la conception du dispositif d'énergie houlomotrice est économiquement efficace. Cependant, en manner « survie », ou lorsque les ondes incidentes provoquent de grands mouvements dans les dispositifs à énergie houlomotrice, les performances des dispositifs à énergie houlomotrice sont largement déterminées par un système d'amarrages qui ancrent les dispositifs à un emplacement au bas du prepare d'eau.

Les amarres peuvent être de plusieurs forms, y compris des quais et des bouées d'ancrage, et peuvent être disposées dans différentes configurations. De plus, il existe des variations considérables dans la forme des dispositifs à énergie houlomotrice, ce qui rend la prédiction du chavirage non trivial.

« Les navires sont de formes et de tailles diverses les pétroliers, par exemple, sont très différents des navires de pêche ou d'autres navires militaires. Ces différentes géométries affectent le mouvement du navire dans l'eau », a déclaré Falzarano. « De même, la forme des appareils à énergie houlomotrice peut être assez numerous. »

Pour l'analyse, Hao Wang, l'étudiant diplômé de Falzarano, a utilisé un appareil à énergie ondulatoire cylindrique. Cette forme générique a permis aux chercheurs de simplifier le problème de la prédiction et d'étendre leur analyse à d'autres convertisseurs d'énergie des vagues de forme similaire. Il a également envisagé trois configurations d'amarrage.

Hao a utilisé deux méthodes analytiques, les approches de Markov et Melnikov, pour prédire les risques de retournement sous excitation aléatoire. Additionally spécifiquement, en utilisant des informations provenant de la géométrie du dispositif à énergie houlomotrice, de la configuration du système d'amarrage et des propriétés des raz de marée, les procédés donnent un graphique contenant une région de variety enveloppe. Intuitivement, si les vagues sont vraiment grosses, comme lors d'une tempête, et que le navire flottant s'échappe de cette enveloppe, il va vraisemblablement se retourner.

Les chercheurs ont noté que bien que les modèles analytiques soient complètement différents, ils ont donné presque les mêmes résultats, validant leur mérite et leur précision. Ils ont également déclaré que leur approche mathématique pouvait être appliquée pour évaluer les performances d'autres dispositifs flottants, tels que les éoliennes flottantes.

« La plate-forme pour une éolienne flottante est la même que celle pour les appareils à énergie houlomotrice, et les turbines flottantes peuvent donc également piquer ou se retourner si les vagues sont très hautes », a déclaré Falzarano. « Mon groupe a été leader dans le développement de méthodes de prédiction de la stabilité des navires. Nous cherchons maintenant à appliquer ces approches aux dispositifs à énergie renouvelable et flottante.

Vidéo: https://engineering.tamu.edu2020/10/mathematical-applications-predict-if-wave-electricity-equipment-remain-afloat-in-the-ocean.html