Alors que le changement climatique modifie la planète, il provoque des changements massifs dans nos océans. Parce que ces eaux absorbent l'excès de chaleur et d'énergie de notre atmosphère, l'océan a absorbé 90 % de la chaleur générée par les émissions de gaz à effet de serre. Toute cette chaleur provoque des vagues de chaleur marines, la fonte des glaces de mer et l'élévation du niveau de la mer, ce qui pose de gros risques pour la faune marine, les écosystèmes et les communautés côtières.

Mais une forme d'énergie renouvelable pourrait puiser dans la puissance des océans pour lutter contre le changement climatique et protéger les eaux vulnérables de la planète. L'énergie marine - l'énergie générée par les vagues océaniques ainsi que les courants et les marées océaniques et fluviaux - pourrait constituer un élément précieux du portefeuille mondial d'énergies renouvelables sans carbone. Pourtant, les technologies d'énergie marine en sont encore aux premiers stades de développement, en partie parce qu'il existe peu de données pour guider leur progression vers le succès commercial.

C'est pourquoi les chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) développent des outils de collecte de données pour aider à accélérer le développement de ces technologies prometteuses.

"Les technologies de l'énergie marine pourraient être d'une grande aide dans la lutte contre le changement climatique", a déclaré Casey Nichols, chercheur sur l'énergie hydraulique au NREL. "Plus vite nous pourrons mettre en place et faire fonctionner les technologies d'énergie marine, plus vite elles pourront nous aider à alimenter l'économie bleue, à dynamiser les communautés isolées et à nous faire passer à un réseau d'énergie renouvelable."

Nichols, avec son collègue chercheur sur l'énergie hydraulique Andrew Simms et une équipe plus large du NREL, construit des outils qui collectent des données de haute qualité pour les développeurs d'énergie marine. Appelés Modular Ocean Data Acquisition (ou MODAQ), ces systèmes de collecte de données peuvent fournir des informations sur une grande variété de prototypes d'énergie marine, y compris leur production d'énergie potentielle et leurs caractéristiques de performance (comme, par exemple, comment ils se déplacent et réagissent aux vagues océaniques).

Avec MODAQ, les utilisateurs peuvent évaluer la promesse de leurs prototypes de la paillasse de laboratoire à l'océan ouvert pour affiner rapidement leurs conceptions.

"Pour avoir un déploiement réussi", a déclaré Nichols, "vous devez collecter les bonnes données de la bonne manière. Si vous ne le faites pas, vous pouvez perdre une tonne d'argent et une tonne de temps. Cela pourrait vraiment entraver votre projet. Nous avons développé MODAQ pour utiliser des équipements de mesure de la plus haute qualité tout en respectant les normes de l'industrie pour garantir l'exactitude des données collectées."

MODAQ se compose de trois produits distincts :MODAQ Field, MODAQ Cloud et MODAQ Web. Ensemble, ces outils offrent tout, de l'acquisition de données sur le terrain et du contrôle à distance des appareils liés à l'océan au stockage et au traitement des données. Les utilisateurs peuvent accéder à un résumé des données clair et facile à comprendre presque aussi rapidement que les données sont collectées. Et, comme MODAQ est conforme aux normes d'énergie marine, les développeurs peuvent utiliser l'outil pour effectuer des tests accrédités (vérifications par des tiers des performances d'un appareil), ce qui peut aider à renforcer la confiance des investisseurs et des clients dans la technologie.

"MODAQ est comme des blocs Lego pour l'acquisition de données", a déclaré Simms, qui, avec son collègue technicien Mark Murphy, a construit le matériel de MODAQ (ce qu'il appelle son "cerveau"). Simms et l'équipe NREL MODAQ peuvent personnaliser chaque bloc Lego pour répondre aux besoins spécifiques de chaque prototype.

Ces MODAQ sur mesure sont également très demandés, c'est pourquoi Nichols s'est récemment retrouvé sur une plage d'Hawaï, sans doute l'un des meilleurs endroits pour collecter des données sur l'énergie marine. Les ondes de l'État transportent l'équivalent de 25 fois ses besoins énergétiques. L'exploitation d'une partie seulement de cette énergie propre pourrait aider à compenser les coûts élevés du transport du pétrole brut vers les îles.

Et une équipe de recherche de l'Université d'Hawaï vise à faire exactement cela. Avec leur MODAQ personnalisé, les chercheurs affinent une version à petite échelle de leur prototype d'énergie houlomotrice, le Hawaiʻi Wave Surge Energy Converter (HAWSEC, en abrégé), qui pourrait un jour alimenter les communautés côtières d'Hawaï. Le MODAQ de l'équipe leur a permis de collecter des données fiables sur le banc de laboratoire, lors d'essais en bassin à vagues à l'Université d'État de l'Oregon et lors d'un essai sur le terrain en eau libre au Makai Research Pier d'Hawaï. "Nous avons essentiellement construit un système matériel pour trois déploiements d'appareils, ce que nous n'avions jamais fait auparavant", a déclaré Simms.

"Nous avons passé beaucoup de temps à rendre MODAQ sûr et fiable à utiliser dans la zone des réservoirs à vagues et sur la plage", a ajouté Nichols. "Les environnements d'eau salée sont durs pour de nombreux matériaux, nous avons donc conçu le système pour survivre à tout cela."

Jusqu'à présent, les données MODAQ de l'équipe d'Hawaï correspondent étroitement aux modèles générés avec le simulateur de convertisseur d'énergie des vagues de NREL (également connu sous le nom de WEC-Sim) - un signe que les modèles théoriques de WEC-Sim fournissent des résultats réalistes. "La simulation et les données expérimentales étaient très proches, ce qui était excitant à voir", a déclaré Nichols. C'est également excitant pour l'équipe HAWSEC, qui peut s'appuyer en toute confiance sur toutes ces données solides pour construire un prototype plus grand pour ses prochains tests de réservoir à vagues.

Pour l'équipe HAWSEC et d'autres développeurs d'énergie marine, les systèmes MODAQ fournissent des données précises, fiables et standardisées pour évaluer les performances de leurs appareils afin qu'ils puissent éviter de créer leurs propres systèmes de collecte de données à partir de zéro (souvent à grands frais). Parce que l'équipe MODAQ améliore continuellement son système, les développeurs peuvent commencer avec une base solide et simplement ajouter des composants pour évaluer les caractéristiques uniques de leur appareil.

"Les développeurs de technologies d'énergie marine essaient essentiellement de faire quelque chose d'entièrement nouveau dans l'un des environnements les plus difficiles au monde", a déclaré Simms. "Les données sont l'un des meilleurs outils dont nous disposons pour améliorer la fiabilité et réduire le coût des déploiements de l'industrie de l'énergie marine."

Au cours des deux prochaines années, Nichols, Simms et le reste de l'équipe MODAQ de NREL développeront MODAQ 2.0, une version encore plus accessible et rentable du système. Mais pour l'instant, Nichols est ravi de voir davantage de développeurs utiliser MODAQ 1.0 lors des déploiements d'appareils.

"Il y a tellement d'utilisations pour cette technologie", a déclaré Nichols, "et je suis très excité de voir où elle ira." + Explorer plus loin

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