Энергия, генерируемая океанскими и речными волнами, течениями и приливами, может стать надежным и обильным источником электричества для прибрежных и удаленных сообществ, а также для промышленности, работающей в море. Поскольку технологии морской энергетики относительно молоды по сравнению с другими, разработчики все еще совершенствуют многообещающие, но находящиеся на ранней стадии проекты. Они подбирают оптимальные формы, материалы и механизмы, способные выдерживать агрессивную морскую среду, генерируя при этом доступную и надежную энергию.
Для решения этих задач разработчики морских энергетических установок полностью зависят от данных – данных о потенциальной выработке энергии их устройств, о швартовых системах, крепящих технологии к морскому дну, об условиях на конкретных речных или морских участках и о многом другом. Это огромный объем информации, буквально «океан» данных. И далеко не все разработчики и исследователи обладают необходимыми знаниями, временем или средствами, чтобы превратить эти цифры в готовые решения.
Недавно команда исследователей из национальных лабораторий США представила версию 1.0 Marine Hydrokinetic Toolkit (MHKiT) – бесплатного, общедоступного программного инструмента для обработки, анализа, визуализации и стандартизации данных в области морской энергетики. «Вы, конечно, можете попытаться разработать собственное решение для анализа данных, но это займет много времени и потребует больших затрат, – говорит Эндрю Симмс, специалист по данным в Национальной лаборатории Скалистых гор (NLR). – MHKiT предлагает повышение эффективности и согласованности. Это экономия средств. Это стабильность».
Первоначальная версия MHKiT была выпущена на GitHub в 2019 году, и с тех пор инструмент постоянно совершенствовался. Теперь исследователи NLR в сотрудничестве с коллегами из Сандийской национальной лаборатории и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории выпустили стабильную версию 1.0. Ключевым нововведением стала полная функциональная совместимость на двух платформах: MHKiT-Python и MHKiT-MATLAB. Пользователи получили расширенный доступ к данным акустических доплеровских профилографов и измерителей скорости течений, а также возможность проводить анализ турбулентности и швартовки в обеих средах.
Доверие и стабильность – важнейшие цели не только для пользователей программного обеспечения, но и для всей развивающейся отрасли морской энергетики. Поскольку сфера все еще быстро меняется, многие разработчики полагаются на стандарты, установленные Международной электротехнической комиссией (IEC), для создания устройств, которые будут работать безопасно и надежно. MHKiT упрощает этот процесс, переводя сложные математические формулы из спецификаций IEC в готовый программный код. Это помогает разработчикам обрести уверенность в своих проектах и завоевать доверие инвесторов и потенциальных клиентов.
Разработчики могут использовать MHKiT для оценки потенциальных морских участков и определения, какой из них лучше всего подходит для их устройств. Например, выбрав данные с буя у побережья Гавайев, пользователь может выяснить, не слишком ли малы волны для выработки достаточного количества энергии или, наоборот, не слишком ли они велики, что может привести к быстрому износу оборудования. Инструмент также позволяет проводить виртуальные стресс-тесты в связке с другим ПО, WEC-Sim, анализируя смоделированные данные и внося коррективы в конструкцию без дорогостоящих натурных испытаний.
Команда MHKiT создала подробные руководства по установке и примеры запросов, чтобы помочь пользователям освоить инструмент, и активно собирает обратную связь через GitHub. «Если бы каждому инженеру приходилось каждый раз заново изобретать велосипед для анализа данных, морская энергетика никуда бы не продвинулась, – заключил Симмс. – MHKiT не изобретает велосипед. Он возвращает нас к исходной точке проблемы, которую мы пытаемся решить, – к развертыванию коммерческих морских энергетических установок».