研究人員創建了一種新的建模工具，可用於幫助開發基於海洋的流體動力能源專案。該工具可用於幫助設計更強大的海洋流體動力技術，並為風險評估提供信息，這對於確保商業項目的融資和許可至關重要。論文“海洋流體動力學裝置繫泊系統的脆弱性曲線估計的貝葉斯建模和機械模擬”是發表在日記中應用海洋研究。

爭論的焦點是海洋流體動力裝置，它將海洋潮汐、海流和波浪的機械能轉化為電能。

“海洋流體動力技術有望成為未來可持續能源組合的重要貢獻者”，該研究論文的合著者、北卡羅來納州立大學土木、建築和環境工程系副教授安德森·德·奎羅斯（Anderson de Queiroz）說道。

「然而，允許流體動力裝置發電的相同電流和波浪也會在運作過程中損壞裝置。極端天氣事件，例如颶風或熱帶風暴。例如，產生的波大風可能會使設備從繫泊裝置和錨定係統上鬆脫。

「海洋流體動力能源計畫的啟動成本很高，」該論文的合著者、北卡羅來納州立大學土木工程與建築學傑出教授莫·加布爾（Mo Gabr）說。“如果開發商提出海洋流體動力學項目，則需要申請許可證並獲得保險，而這兩件事都需要開發商進行嚴格的風險評估。這就是脆弱性曲線估計的用武之地。”

為了風險評估重要的是要知道海洋流體動力裝置的部件在脫離海底之前能夠承受多大的力。這正是脆弱性曲線估計可以告訴您的。具體來說，在這種情況下，脆弱性曲線估計了海洋流體動力裝置在因繫泊系統故障而發生損壞之前可以承受颶風或風暴的力量。

「因此，脆弱性曲線估計可以幫助您對海洋流體動力能源專案進行更明智的風險評估，」德奎羅斯說。「但是，它還為您提供了可用於設計更堅固且能夠更好地承受極端天氣條件的海洋流體動力裝置繫泊和錨定係統的資訊。

「我們這項工作的目標是創建一個可以做兩件事的模型，重點是稱為洋流渦輪機的流體動力裝置，」德奎羅斯說。

「首先，允許用戶根據他們所使用的設備以及繫泊和錨定係統的具體特徵來確定其項目的脆弱性曲線估計。其次，結合一個流體動力學模擬組件，使用戶能夠準確地看到他們的系統如何響應各種水流和風速對於幫助系統設計人員開發更強大的設備和繫泊系統特別有價值。

考慮到這一點，研究人員創建了一款軟體，允許使用者插入與其海洋流體動力學專案相關的特定數據，例如洋流、風速、流體動力裝置和繫泊系統的物理特性等等。然後，該軟體不僅可以用來確定係統在相關位置脫離繫泊裝置的可能性有多大，還可以確定該技術在發生此類故障之前可以承受多少電流或風速。

「例如，您可以使用此工具來確定您的裝置是否可能在 100 年風暴期間從其錨定和繫泊系統中脫離，」de Queiroz 說。

「但是您也可以使用此工具在模擬中修改您的設備或繫泊系統，直到其支撐能力特性能夠承受 100 年的風暴，然後使用該信息設計一個具有以下屬性的系統：這樣的能力。”

研究人員計劃在 GitHub 平台上免費提供該軟體程式。

德奎羅斯說：“我們希望我們的模型有助於推進成功的海洋流體動力能源項目和技術，從而為可再生能源做出有意義的貢獻。”

論文的通訊作者是 Victor de Faria，他獲得了博士學位。今年早些時候來自北卡羅來納州。該論文由 Neda Jamaleddin 博士共同撰寫。北卡羅來納州立大學的學生。

更多資訊：Victor Augusto Durares de Faria 等人，用於海洋流體動力裝置繫泊系統脆弱性曲線估計的貝葉斯建模和機械模擬，應用海洋研究（2024）。DOI：10.1016/j.apor.2024.104243