首頁 > 新聞資訊 本文原載于Ansys Advantage：《Making Waves in Sustainable Energy》
美國、英國和許多其他國家都已制定宏大的可再生能源目標，以緩解實際的氣候變化影響。英國曾聲明英國能源行業(yè)將于2050年實現(xiàn)碳凈零排放；美國也曾表示希望到2035年能全部使用可再生能源發(fā)電。
盡管太陽能技術(shù)和風能技術(shù)已經(jīng)開始替代化石燃料，并且這兩種技術(shù)也已成為全球應對氣候變化的基本備選方案，但是要實現(xiàn)宏大的目標，僅憑借這兩種技術(shù)還遠遠不夠。有一種全球各地都可以利用的，蘊藏豐富但卻被忽視的能源：潮汐能。通過開發(fā)天然洋流蘊含的能源，世界各國都可以從一種物理足跡相對較小，對環(huán)境的影響也最小的清潔、可再生、可靠及可預測的能源中大獲裨益。
為實現(xiàn)商業(yè)化設(shè)定航向
潮汐流發(fā)電仍然是一種新興的可再生能源技術(shù)，主要是因為它涉及復雜的工程挑戰(zhàn)。如果要大規(guī)模采用潮汐發(fā)電來支持嚴格的可再生能源目標，就必須成功克服這些挑戰(zhàn)。
Orbital公司于2002年在蘇格蘭奧克尼成立，該公司確立了一個明確的目標：完美整合工程專業(yè)技術(shù)，研發(fā)顛覆性的商業(yè)化大功率潮汐渦輪機所需的先進技術(shù)，并將其推廣到全世界。
Orbital公司的旗艦解決方案O2，是一款長達74米的渦輪機，通過錨定系統(tǒng)系泊在海床上。當強勁的潮汐流沖擊O2時，巨型1MW雙水下轉(zhuǎn)子將發(fā)出電力。該轉(zhuǎn)子的葉片長10米，可提供超過600平方米的面積來捕獲流動的潮汐能。電力通過活動線纜從渦輪機輸送到海床，然后通過鋪設(shè)在海床上的固定線纜，將能量輸送到陸地上的配電設(shè)施。
Orbital公司設(shè)計O2的目的是，解決困擾潮汐渦輪機商業(yè)化的眾多歷史難題。與固定在海底的水下渦輪機不同，O2的轉(zhuǎn)子附著在可以升出水面的支撐腳上，從而便于進行維護和維修。這是一個至關(guān)重要的設(shè)計特點，因為海洋環(huán)境非常惡劣，設(shè)備養(yǎng)護的難度與高成本過去一直都被視為潮汐渦輪機廣泛商業(yè)化的重大障礙。
與現(xiàn)有潮汐渦輪機設(shè)計相比，精妙設(shè)計的O2有望顯著降低生產(chǎn)與維護成本。Orbital公司希望O2能成為實現(xiàn)潮汐能發(fā)電實現(xiàn)廣泛應用的關(guān)鍵技術(shù)。
創(chuàng)新設(shè)計需要創(chuàng)新工具
Orbital公司成立于20多年以前，其工程團隊采用了包括Ansys Mechanical在內(nèi)的先進仿真解決方案，還有支持研發(fā)其潮汐技術(shù)的海上測試與演示程序。
在Ansys英國精英渠道合作伙伴EDRMedeso的本地支持下，Orbital工程師利用Ansys Mechanical對含轉(zhuǎn)子、錨和鏈條的整個渦輪機設(shè)計的結(jié)構(gòu)載荷與環(huán)境載荷進行仿真，從而確保設(shè)計能順利承受包括極端天氣狀況在內(nèi)的惡劣海況。
潮汐渦輪機
Ansys Mechanical助力Orbital團隊在系統(tǒng)和組件層研究疲勞、振動、剛度、彎折和其他問題，包括嚴格分析O2設(shè)計上分布的數(shù)百個單獨連接點。Ansys Mechanical可以與Orbital工程師采用的其他工程工具無縫集成，便于開展協(xié)作和交接設(shè)計任務。
在進行海上測試之前，Orbital利用Ansys Mechanical在低成本、無風險的虛擬環(huán)境中，來快速建模和驗證設(shè)計，加快O2的初始設(shè)計，從而將研發(fā)周期縮短了數(shù)年時間。
Orbital工程師繼續(xù)采用Ansys Mechanical進行性能探索與成本優(yōu)化，比如，減輕質(zhì)量與重量、提高可制造性、使用備選材料等。其工程團隊的許多成員，都是從學生時期的高校工程項目就開始使用Ansys Mechanical，而至今它仍是快速、低成本、進行準確結(jié)構(gòu)分析的行業(yè)標準。
成功落地推出
最近，Orbital在其蘇格蘭奧克尼總部附近完成了O2的安裝，那里擁有一部分世界上最強勁的潮汐流。
O2錨定在歐洲海洋能源中心 (EMEC)的Fall of Warness泊位，其潮汐流速度超過每秒3米，并與陸上的電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電。O2不僅能產(chǎn)生足夠2,000戶家庭使用的電力，每年還能抵消由化石燃料產(chǎn)生的約2,000噸的二氧化碳。為了增強其對環(huán)境的積極影響，O2項目很快還將為歐洲海洋能源中心的陸上電解槽提供電力，該電解槽可生產(chǎn)綠色氫氣，可以展現(xiàn)潮汐能如何向交通和供暖領(lǐng)域提供更多的、可預測的可再生能源。
在O2贏得成功的基礎(chǔ)上，Orbital現(xiàn)將重點放在向全球擁有強勁潮汐流的地區(qū)提供多部渦輪機，建造潮汐發(fā)電廠，從而將其技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。隨著越來越多的O2渦輪機投入使用，該產(chǎn)品的商業(yè)化成本預計將隨著該技術(shù)在奧克尼的推出而顯著降低，讓潮汐發(fā)電成為全球各地盡快消除碳排放措施的重要選擇。
展望未來，Orbital將繼續(xù)借助EDRMedeso提供的專業(yè)技術(shù)支持，充分運用Ansys Mechanical和其他先進的工程工具，不斷從成本和性能兩個方面改進產(chǎn)品設(shè)計。潮汐能發(fā)電的發(fā)展進程雖然還不及風電和太陽能發(fā)電，而在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)設(shè)計、測試和驗證Orbital潮汐渦輪機性能的能力，對于縮小其差距至關(guān)重要，最終充分發(fā)揮海洋能的潛力，助力扭轉(zhuǎn)氣候變化局面。
（文章來源公眾號：Ansys）
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