EAGER: Integrating efficient and dependable wave power generation into ocean sensing buoys: at-sea pilot tests.

EAGER:将高效、可靠的波浪发电集成到海洋传感浮标中:海上试点测试。

基本信息

  • 批准号:
    1941314
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-11-01 至 2022-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Small oceanographic buoys enable a range of long-term in-situ measurements of ocean properties that are closely related to the earth's climate-related and other natural phenomena. Currently, such buoys rely on solar panels, wind turbines, and batteries for the energy they need for instrument operation. These researchers plan to conduct pilot tests to evaluate a new technique dependably to utilize ambient ocean waves to provide dramatically greater power amounts than existing sources. Dependable availability of larger power amounts to operate high-power instruments for long periods should be of interest the Ocean Science and Engineering communities. Additionally, the methods and data from this project are also expected to be transferable to small platforms designed for mid-ocean recharging of autonomous vehicles. This research plans to test a new technique to control the wave energy conversion process such that the maximum practical power amounts can be converted in changing, irregular wave conditions. The team has learned through detailed hydrodynamic simulations and wave-tank testing that force and motion-constrained impedance matching control in realistic sea states can enable a 4-5 fold increase in the time-averaged power amounts that small oceanographic buoys might otherwise convert. With modest hardware additions, this improvement could allow standard oceanographic buoys to use wave energy as a power source. However, the proposed control requires real-time up-wave surface elevation measurements for deterministic wave-profile prediction 20-30 seconds into the future, and a bi-directional power take-off capable of providing large forces. To that end, the pilot study will use a fully-instrumented, currently operational wave-energy converter buoy with a bi-directional electro-hydraulic power take-off, to quantify the performance improvements possible (over baseline resistive control) with constrained optimal acausal real-time wave-by-wave control of the buoy oscillations. The team will use a high-resolution, short-range radar on-board the device to infer (up-wave) incoming wave fields for deterministic wave-profile prediction at the device. Results will enable an evaluation of the immediate merit of wave energy relative to other power sources available for ocean sensing buoys, such as solar, wind, fuel cells, batteries, and diesel generators.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
小型海洋学浮标能够对海洋性质的一系列长期原地测量,这些测量与地球与气候相关和其他自然现象密切相关。 目前,此类浮标依靠太阳能电池板,风力涡轮机和电池来实现仪表操作所需的能量。 这些研究人员计划进行试验测试,以评估一种新技术,以利用环境海浪提供比现有来源更大的功率。 长期操作大功率工具的可靠可靠性应引起海洋科学和工程社区的兴趣。 此外,该项目的方法和数据也有望转移到专门为自动驾驶汽车中的中海洋充电设计的小型平台上。 这项研究计划测试一种新技术来控制波动能量转换过程,以便可以在变化的不规则波条件下转换最大实用功率。该团队通过详细的流体动力模拟和波坦克测试学习,在逼真的海洋状态下的力和运动限制的阻抗匹配控制可以使小海洋浮标可能会转换的时间平均功率量增加4-5倍。 借助适度的硬件增加,这种改进可以使标准的海洋学浮标可以使用波能作为电源。但是,提出的控制需要在未来20-30秒的确定性波动性预测中进行实时上波表面高程测量,并具有能够提供大力量的双向功率。为此,试点研究将使用带有双向电力融合功率的目前有启发性的,目前运行的波动能量转换器浮标,以量化可能(过度基线电阻控制)的性能改进(过度基线电阻控制),并具有约束的最佳最佳可支撑可支撑可支柱的可支撑可支撑可支柱的可支撑可支柱可支撑可支柱的实时波动,使Buoy振荡振荡器的宾至如归控制。 该团队将使用高分辨率的短距离雷达在板载板上推断(上波)传入的波场,以确定设备的确定性波动性预测。 结果将能够评估波能相对于可用于海洋传感浮标的其他功率来源的立即优点,例如太阳能,风,燃料电池,电池和柴油发电机。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过基金会的智力和更广泛的影响来评估的支持,并被认为是值得的。

项目成果

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