Океан обладает огромным потенциалом для обеспечения мира энергией, а приливы и отливы представляют собой один из самых надежных возобновляемых источников. В отличие от ветра или солнца, приливные течения предсказуемы, поскольку обусловлены вращением Земли и гравитационным влиянием Луны. Однако под водой скрывается серьезная проблема, угрожающая этому потенциалу – биообрастание, или накопление морских организмов на подводных поверхностях, которое может снижать эффективность турбин и повреждать материалы.
Биообрастание увеличивает вес конструкций, нарушает их гидродинамические характеристики и может привести к разрушению материалов. В результате эффективность преобразования энергии снижается на 20%, а в крайних случаях падение может достигать 30–50%. Поскольку Ирландия и Европа наращивают инвестиции в морскую возобновляемую энергетику, решение этой проблемы становится критически важным для устойчивого энергетического будущего.
Доктор Ян Делоре, исследователь из Городского университета Дублина (DCU) и Института водных исследований, возглавляет работу по борьбе с биообрастанием. В недавней публикации в журнале Ocean Engineering доктор Делоре и его команда представили новый метод для проверки устойчивости различных поверхностей к биообрастанию в реальных океанических условиях.
«Все, что вы помещаете в море, очень быстро начинает обрастать живыми организмами, –– объясняет доктор Делоре. –– Этот рост может изменить производительность турбины и даже нарушить целостность материала. Наш метод позволяет воспроизводить условия по всей поверхности турбины –– от медленно движущейся корневой части до быстро вращающегося кончика лопасти, чего не могли полностью зафиксировать предыдущие тесты».
Традиционно биообрастание изучалось с помощью вращающихся барабанов или статических платформ. Эти методы не позволяли точно воспроизвести сложные гидродинамические нагрузки, которым подвергаются приливные турбины в океане. Динамическая испытательная платформа, разработанная командой DCU, гораздо лучше имитирует эти процессы.
Исследование показало, что при разных уровнях нагрузки доминируют различные типы организмов. Участки с низкой нагрузкой колонизируют организмы с твердым панцирем, такие как морские желуди, которые могут вырастать до 4 миллиметров в толщину и создавать риск поломки турбины. В то же время на участках с высокой нагрузкой преобладают биопленки и микробные сообщества. Этот прорыв открывает путь к более точной оценке новых материалов, покрытий и конструкций турбин.
Результаты исследования выходят за рамки приливной энергетики. Новый метод тестирования может ускорить разработку более долговечных систем для морской энергетики в целом, а также принести пользу другим секторам, таким как морская ветроэнергетика, аквакультура и технологии морских сенсоров.
«Мы работаем над созданием решений, которые помогут сектору развиваться устойчиво, –– говорит доктор Делоре. –– Наша цель –– сделать морскую энергетику реальной и надежной частью нашего возобновляемого будущего».