Los dispositivos de energía marina tienen el potencial de generar cantidades gigantescas de energía... si pueden sobrevivir a las duras condiciones del océano.Se necesitan diseños de sistemas innovadores para convertir los movimientos de las olas en electricidad, pero el mar es vasto y complejo, y el despliegue en estos lugares remotos es costoso.

Creado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) y los Laboratorios Nacionales Sandia (Sandia) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), el kit de herramientas marinas e hidrocinéticas (MHKiT) puede ahorrar tiempo y dinero en la evaluación.de tecnologías innovadoras en energía marina renovable (MRE) y su rendimiento en una amplia gama de condiciones acuáticas.

¿Cómo pueden los investigadores y desarrolladores superar los obstáculos y aprovechar todo el potencial de la ERM, una pequeña fracción del cual podría proporcionar suficiente electricidad para alimentar aproximadamente 22 millones de hogares estadounidenses?

Parte de la solución reside en la medición de ondas ycorrientes oceánicas, así comoproducción de energía, utilizando datos modelados y del mundo real.MHKiT proporciona la validación de datos y las herramientas de análisis estandarizadas necesarias para tomar decisiones informadas y maximizar el potencial de energía limpia generada a partir de este abundante suministro.

Actualizaciones recientes de la versión de MHKiT creada para la plataforma de programación MATLAB (MHKiT-MATLAB), que es ampliamente utilizado por ingenieros de la industria e investigadores universitarios, permite a los usuarios modelar estados extremos del mar y visualizar el flujo teórico y la turbulencia de los ríos.

Las actualizaciones paralelas a la versión de MHKiT creada para la plataforma de programación Python (MHKiT-Python) incluyen soporte adicional para datos multidimensionales comúnmente generados por autoridades como el Programa de Información de Datos Costeros (CDIP) y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).

"La nueva funcionalidad en MHKiT-MATLAB brinda a más desarrolladores la capacidad de estandarizar sus datos de medición, lo que no solo puede indicarnos la cantidad de energía y turbulencia encontrada en cada sitio", dijo Andrew Simms, desarrollador de MHKiT-MATLAB y científico de datos de NREL.

"También nos permite explorar las condiciones del sitio de manera más profunda, lo que con suerte conducirá a turbinas mareomotrices que puedan operar de manera confiable durante mucho tiempo en el futuro".

Ambas versiones del kit de herramientas proporcionan el código necesario para maximizar el potencial de los sistemas MRE.Un conjunto de características ayuda a los investigadores a modelar condiciones oceánicas severas, como olas y oleajes inusualmente fuertes y grandes.Otros módulos permiten analizar datos de flujo de ríos y mareas basándose en mediciones acústicas del perfilador de corriente Doppler.

El software ayuda a los investigadores a analizar cómo las nuevas tecnologías se comparan con el rendimiento energético, la calidad de la energía, la carga mecánica y las especificaciones de recursos de la Comisión Electrotécnica Internacional, así como con las demandas de sitios y condiciones marinos específicos.

Los ejemplos de códigos reproducibles de MHKiT guían a los usuarios en cada etapa, desde mediciones sin procesar hasta análisis estandarizados.El conjunto de software gratuito y de código abierto brinda a los usuarios acceso completo a las herramientas MHKiT, lo que permite a los desarrolladores procesar sus datos de manera estandarizada mientras obtienen una comprensión integral de cada paso del análisis y aportan comentarios a lo largo del camino.

Seguir la corriente de dos plataformas de programación principales

Con las actualizaciones recientes del kit de herramientas, la gran cantidad de investigadores, diseñadores y desarrolladores que trabajan en entornos basados ​​en MATLAB ahora pueden usar MHKiT para respaldar más áreas de sus esfuerzos de análisis y modelado de MRE, además de contribuir al perfeccionamiento continuo de las herramientas.Las nuevas funciones de MHKiT-MATLAB (v0.5.0) brindan soporte para modelar condiciones oceánicas extremas y generar visualizaciones de turbinas fluviales con modelado Delft3D.

Mejoras y adiciones más extensas a MHKiT-Python (v0.8.2) ofrecen una mejor identificación y análisis de eventos de olas importantes, incluidas crestas y cruces, así como cálculos de alturas de olas individuales.

El módulo Doppler Oceanography Library para pYthoN (DOLfYN) agrega soporte para altímetro, un mejor manejo de los datos recopilados en el software Nortek que es estándar para CDIP y NOAA, y un soporte más sólido para archivos de interfaz de datos sin procesar (RDI).Otras actualizaciones aumentan el procesamiento y análisis de datos dimensionales (NetCDF) al tiempo que agilizan el proceso general de desarrollo basado en Python.

Mejorar el rendimiento con una creciente ola de colaboración

"Sí, MHKiT es una herramienta poderosa, con código, software y datos estandarizados y validados que hacen posible controlar la calidad del análisis", dijo Chris Ivanov, desarrollador de NREL MHKiT-MATLAB."Pero sus verdaderas fortalezas residen en las contribuciones continuas de la comunidad colaborativa. Los socios de todo el país y de todo el mundo ayudan a identificar áreas para la funcionalidad futura y ponen a prueba los módulos para explorar nuevos escenarios y diseños de sistemas en constante evolución".

Desde el lanzamiento de MHKiT en 2020, el kit de herramientas se ha descargado más de 29.000 veces y más de 30 colaboradores han contribuido con funciones y documentación para dar forma a su funcionalidad.Recientemente, este equipo ampliado se ha centrado en pruebas unitarias, integración continua y revisiones de código para mantener el software actualizado y al mismo tiempo conservar su eficacia y confiabilidad.

Las pruebas unitarias garantizan que cada componente del conjunto de herramientas funcione correctamente, mientras que la integración continua evalúa e integra automáticamente los cambios.Las revisiones periódicas del código ayudan a identificar y abordar problemas, mejorando la calidad general del código.

Escaneando el horizonte en busca de la próxima ola

Las herramientas de software y datos de MHKiT se complementan con ejemplos claros y completos de cómo realizar muchas tareas de análisis diferentes.En futuras versiones de Python y MATLAB, los desarrolladores de MHKiT planean expandir y mejorar estos portátiles de ejemplo, así como crear módulos para monitoreo acústico y continuar perfeccionando la funcionalidad y el rendimiento generales.

"Antes, la mayoría de los desarrolladores de MRE se veían obligados a crear sus propias herramientas para el procesamiento y análisis de datos", dijo Simms."Ahora, MHKiT ofrece a todos una ventaja en el análisis de datos. Si podemos hacer que el análisis sea lo más fácil e indoloro posible, los desarrolladores podrán dedicar más tiempo a crear mejores dispositivos".