O maior estado da nação, embora menos densamente povoado, O Alasca é uma terra de superlativos e contradições. Durante séculos, suas comunidades remotas, terreno acidentado, Clima extremo, maravilhas naturais, e a abundante vida selvagem despertou a imaginação de intrépidos exploradores de todo o mundo.

Líderes de expedição em tempos passados ​​por huskies engatados em seus trenós para atravessar o terreno congelado. Agora, um novo tipo de pioneiro está aproveitando um tipo muito diferente de energia - de oceanos e rios - para levar energia limpa confiável para comunidades distantes em todo o Alasca e além.

Pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) estão trabalhando com a indústria, tribal, governo, e parceiros de laboratórios nacionais para aproveitar com mais eficácia os vastos recursos de energia marinha do Alasca. As avaliações lideradas pelo NREL estão ajudando a remota aldeia tribal de Igiugig a identificar opções de microrrede autossustentáveis, enquanto o trabalho de caracterização de recursos da equipe em Cook Inlet tem o potencial de fornecer energia à rede para distribuição em todo o estado. O estudo do NREL, Identificação e Classificação de Locais de Energia Hidrocinética Marinha, ajudou a identificar locais para esses projetos.

Embora pareçam ser duas empresas muito diferentes, ambos exigem dados de alta qualidade e modelagem sofisticada para que os desenvolvedores de dispositivos e projetos de energia marinha tenham sucesso.

"É aí que entramos, "disse o cientista sênior Levi Kilcher do NREL, que está dirigindo os dois projetos e cresceu na costa de Cook Inlet. "Nossas avaliações informam o desenvolvimento de tecnologias de energia marinha mais confiáveis ​​e acessíveis. Estamos ajudando a identificar soluções de curto prazo que atendam às necessidades das comunidades rurais do Alasca, e estamos entregando os dados públicos necessários para projetar os projetos de energia marinha em grande escala do futuro. "

Aproveitando os maiores recursos de energia das marés da nação

Mais de 30% da energia das marés dos EUA pode ser encontrada em Cook Inlet, que cobre aproximadamente 180 milhas do centro-sul do Alasca. Isso oferece energia suficiente para abastecer 18 milhões de residências - muito além do número de residências em todo o estado. Estendendo-se para Anchorage, a enseada oferece proximidade imediata aos maiores centros populacionais do estado, bem como para a rede elétrica "Railbelt", que cobre 65% da população do Alasca.

Ao mesmo tempo, a própria paisagem da área apresenta desafios. Os rios que deságuam em Cook Inlet são alimentados por geleiras e apresentam riscos únicos para a tecnologia de energia marinha. Os sedimentos glaciais nas águas de Cook Inlet podem desgastar as vedações e rolamentos das turbinas de maré, turbulência nos locais de maré mais promissores é tão enérgica que seu movimento de agitação pode danificar as turbinas, e icebergs submersos carregados de cascalho e areia podem colidir e danificar as turbinas. Os dados do NREL sobre turbulência e icebergs submersos estão fornecendo aos desenvolvedores as informações necessárias para projetar dispositivos e sistemas robustos o suficiente para durar décadas.

Métodos de medição de recursos de última geração do NREL, emparelhado com modelagem de recursos de alta resolução em colaboração do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) e Sandia National Laboratories, estão ajudando a revelar exatamente onde os projetos de energia marinha podem ser mais viáveis. A resolução dos novos modelos de onda é 10 vezes maior do que a dos modelos anteriores, proporcionando um nível de fidelidade que torna possível identificar com precisão as áreas com maior potencial, bem como possíveis desafios.

"O trabalho de caracterização e modelagem que estamos fazendo estabelece as bases para que a indústria projete e desenvolva sistemas capazes de extrair eficientemente os recursos de energia marinha e fornecer energia que essas comunidades - e a nação - precisam, "Disse Kilcher.

NREL está em parceria com PNNL, Ocean Renewable Power Company (ORPC), e Terrasond Limited no projeto Cook Inlet financiado pelo Departamento de Energia (DOE), com base em estudos anteriores de marés conduzidos por esses parceiros e pela Universidade de Washington em Puget Sound do Estado de Washington e Western Passage of Maine. Em trabalhos relacionados pelo NREL e seus parceiros, pesquisadores planejam modelos de ondas para cobrir toda a Zona Econômica Exclusiva dos EUA nas águas territoriais ao redor dos Estados Unidos. Os dados desses modelos estão sendo disponibilizados online por meio do Atlas marinho e hidrocinético (MHK) do NREL.

Desenvolvendo uma Microrrede em uma Aldeia Tribal Remota

Os 69 residentes de Igiugig vivem a mais de 40 milhas do próximo vilarejo no sudoeste do Alasca. Esta comunidade tribal Yup'ik não está conectada à rede elétrica e atualmente depende de uma coleção de geradores a diesel como sua principal fonte de energia.

NREL está trabalhando com o Conselho da Vila Igiugig (IVC), o estado do Alasca, e outros parceiros locais neste projeto patrocinado pelo DOE para explorar o potencial de uma microrrede de energia renovável para fornecer maior autossuficiência e uma pegada ambiental mais leve, enquanto serve como um teste para tecnologias e honra os valores culturais. A equipe está examinando oportunidades e desafios para cenários de geração de energia renovável de alta penetração, coleta de dados para entender melhor as cargas de energia, e ajudando a identificar uma visão para os próximos 10 a 20 anos.

O vizinho Rio Kvichak apresenta um recurso de energia único, mais estável e confiável do que o oceano marinho, vento, ou fontes solares. Em um projeto separado, mas relacionado, O NREL está apoiando o IVC e o ORPC na validação do sistema de uma turbina que está planejada para implantação em Igiugig. Depois de confirmar a compatibilidade do sistema e dos componentes e avaliar a configuração da microrrede, a equipe espera estabelecer o primeiro sistema de longo prazo desse tipo neste local.

Embora o rio tenha potencial para fornecer energia de carga de base confiável, sua conexão com a Bristol Bay Salmon Run - a maior corrida de salmão selvagem do mundo - significa que a comunidade tem a intenção de garantir que os peixes fiquem longe da turbina. Investigações anteriores demonstraram que os peixes podem coexistir com segurança com instalações marinhas.

A comunidade está considerando uma série de opções de energia, incluindo construção de medidas de eficiência energética e vento, fotovoltaico solar, solar térmica, e caldeiras de biomassa. Investigações preliminares por pesquisadores do NREL e da University of Alaska Fairbanks sugerem que uma mistura diversificada de fontes de energia renováveis ​​poderia fornecer até 70% das necessidades de energia de Igiugig sem grandes aumentos em seus preços de energia.

O projeto de microrrede cresceu a partir da Cúpula do Dia do Laboratório Nacional do Alasca 2018, que reuniu líderes do estado do Alasca, CORÇA, e NREL para entender melhor como o governo pode mobilizar pesquisas de maneira mais eficaz para ajudar as comunidades rurais do Alasca. Se esses projetos forem bem-sucedidos, as metodologias e tecnologias podem ser valiosas para outras comunidades rurais em todo o mundo.

Esperando ansiosamente, Enquanto aprende com o passado

Motivado em grande parte por sucessos pioneiros anteriores na caracterização da turbulência para melhorar o design da turbina eólica, Oceanógrafos NREL, engenheiros, e os cientistas de dados estão medindo os detalhes dos recursos vitais para a engenharia e o projeto da próxima geração de dispositivos de energia marinha. A equipe de Kilcher está aplicando as lições dessas descobertas anteriores em suas atividades em Cook Inlet, Igiugig, e além.

"A energia renovável é o futuro, e os vastos recursos marinhos do Alasca têm o potencial de desempenhar um grande papel lá, "Kilcher disse." É incrível estar envolvido no estabelecimento de bases para uma limpeza, reliable energy projects—and the jobs that go with them—in my home state."