Utilisation du mouvement de l'océan pour apporter de l'eau douce aux communautés côtières – ScienceDaily

Sa première pensée était un dispositif qui utiliserait l'action des vagues pour pomper de l'eau de mer profonde et froide à la surface pour amortir l'intensité des ouragans qui prospéraient Sur de l'eau tiède. Il a prouvé le concept avec un tube simple et une vanne unidirectionnelle attachée à une bouée, mais l'idée n'avait aucun potentiel commercial car les ouragans sont imprévisibles.

Il a pensé à une deuxième utilisation parce que la pompe à action ondulatoire a également apporté à la surface des nutriments océaniques concentrés tels que le phosphate et le silicate qui favorisent la croissance du phytoplancton. "Le phytoplancton absorbe du dioxyde de carbone pour métaboliser les nutriments et émettre de l'oxygène", a déclaré Kithil. "Nous avons estimé que les pompes avaient un rôle à jouer dans l'atténuation des changements climatiques".

Mais encore une fois, le potentiel de l'entreprise s'est évanoui lorsque les gouvernements participant à la Conférence des Nations Unies sur le climat de Copenhague de 2009 n'ont pas pris de mesures pour ouvrir les marchés du carbone pour l'appareil.

La troisième idée était le charme. Kithil et sa société, Atmocean Inc., fondées en 2006, ont collaboré avec la société d'ingénierie d'Albuquerque Reytek Corp. en 2010 pour produire un système de pompage qui utilise la puissance des vagues pour envoyer de l'eau de mer sous pression sur le rivage où il est dessalé sans l'utilisation d'énergie externe. Kithil a déclaré que le système a un design simple et peut être installé à moindre coût et en milieu rural pour fournir de l'eau douce pour boire et cultiver dans les villes côtières.

En collaboration avec des scientifiques des Laboratoires nationaux de Sandia grâce au programme d'assistance aux petites entreprises du Nouveau-Mexique, les deux entreprises ont testé et avancé la technologie et l'ont rapproché du marché en attirant des investissements importants. Atmocean a récemment signé un quatrième accord NMSA. Les petites entreprises peuvent demander de l'aide par le biais du programme une fois par an. "Nous ne serions pas là où nous en sommes aujourd'hui sans l'aide de Sandia", a déclaré Chris White, chef de l'exploitation d'Atmocean. «Cela nous a fourni l'épine dorsale de la validation de nos améliorations techniques afin que nous puissions aller de l'avant.»

Le programme des petites entreprises prête une aide à la recherche et au développement

NMSBA est un partenariat public-privé entre Sandia Labs, Los Alamos National Laboratory et l'état du Nouveau-Mexique qui permet aux propriétaires de petites entreprises qui ont un défi technique de travailler avec des scientifiques et des ingénieurs dans les laboratoires nationaux. Créée en 2000 par l'Assemblée législative de l'État, le programme apporte une technologie et une expertise de classe mondiale aux petites entreprises et favorise le développement économique en mettant l'accent sur les zones rurales. NMSBA a fourni 2.648 petites entreprises dans l'ensemble des 33 comtés de l'État avec plus de 53,3 millions de dollars d'heures et de matériaux de recherche.

"De nombreuses petites entreprises n'ont pas les ressources nécessaires pour faire de la recherche et du développement avancés. NMSBA est un excellent moyen de leur donner une main-d'oeuvre de R & D", a déclaré Jackie Kerby Moore, responsable de la technologie et du développement économique chez Sandia Labs. "L'expertise du laboratoire national aide ces personnes à réaliser leurs rêves et à construire leurs entreprises, gagnant-gagnant pour l'économie."

Kithil et Phillip Fullam, ingénieur en chef de Reytek, ont d'abord travaillé avec Rick Givler de Sandia Labs, un spécialiste de la modélisation des systèmes physiques, afin d'évaluer la faisabilité de leur système d'énergie ondulatoire près de la rive. Givler a prouvé que, en utilisant des ondes typiques et un nombre déterminé de pompes d'eau de mer, de l'eau pressurisée considérable atteindrait un système de purification de l'eau par osmose inverse en terre

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"Nous devions savoir si on obtiendrait un dribble à la fin ou un bousculade d'eau sous pression", a déclaré Kithil. "Rick a trouvé la réponse – un gusher. S'il s'agissait d'un dribble, nous n'avions aucune affaire. Avec un gusher, nous pourrions estimer les dépenses et les bénéfices. C'est aussi important que soit la recherche Sandia. Nous pourrions prendre une idée intéressante des affaires Faisabilité ".

Les résultats de Sandia Labs ont aidé Atmocean à attirer environ 3,5 millions de dollars d'investissements pour poursuivre les tests de produits, ajouter du personnel et renforcer la fabrication de composants à Reytek. La société a construit des pompes d'eau de mer de taille normale et testé le système au large de l'Oregon en 2011 et au large du Pérou pendant six mois en 2015. «Les premiers tests au Pérou ont été un grand succès», a déclaré Kithil. "D'autres petites communautés veulent voir si cela fonctionnera pour elles."

Système à déployer à Terre-Neuve pour les essais opérationnels

Atmocean travaille maintenant avec Tim Koehler, ingénieur de Sandia Labs, sur la modélisation informatique du système d'énergie ondulatoire. À la suite d'essais effectués dans un réservoir d'essai au laboratoire Haynes de Texas A & M, le système sera déployé plus tard dans l'année au large de la côte de Terre-Neuve pour une troisième série de tests qui démontreront le prototype dans un environnement opérationnel.

Le système d'Atmocean est une gamme de pompes de 200 pieds par 200 pieds flottant sur l'océan. "Chaque pompe est une bouée sur un piston", a déclaré Koehler. "À mesure que la vague dépasse, la bouée ingère de l'eau de mer et, à mesure que la bouée s'installe, elle pompe de l'eau de mer à travers des lignes hydrauliques vers le rivage où elle entre dans le processus de dessalement à zéro électricité".

L'eau arrive à terre à environ 180 psi, ou des livres par pouce carré de pression. Atmocean utilise des dispositifs de récupération d'énergie – essentiellement des roues mécaniques tournantes – pour augmenter 14 pour cent de l'eau de mer arrivée à 900 psi, la pression nécessaire pour courir l'osmose inverse. Le système est la taille d'un conteneur d'expédition et est fabriqué par les partenaires de l'industrie Atmocean. «Nous fournissons de l'eau de mer sous pression et nous travaillons avec des technologies éprouvées de pointe sur le dessalement», a déclaré White.

Le système fonctionne 24/7 et la production dépend de l'action des vagues. White a déclaré que dans le sud du Pérou, dans les conditions océaniques typiques, 50 millions de pieds cubes d'eau sous pression sont poussés à la côte en un an. Quatorze pour cent de celui-ci est dessalé, produisant 5 millions de pieds cubes d'eau douce annuellement qui peuvent être utilisés pour l'agriculture ou la consommation.

Kithil a déclaré que le système est peu coûteux à exploiter, offre un emploi local et aide l'environnement. "Chaque gamme de pompes crée une zone protégée marine defacto avec des structures artificielles qui voient la croissance marine", a-t-il déclaré. "Le système utilise des petites embarcations exploitées par des pêcheurs locaux qui obtiennent un travail cohérent. Au cours de nos pilotes à grande échelle au Pérou en 2015, nous avons vu un énorme apport de soutien de la communauté de pêche locale."

Forces océaniques sur des bouées

Kithil et Fullam travaillent avec Koehler pour améliorer la conception de la pompe. "Ils veulent savoir ce qui force l'océan, par le passage des vagues, à mettre les bouées, afin qu'ils puissent optimiser leur performance et être aussi efficaces que possible", a déclaré Koehler. Il utilise la modélisation de la dynamique des fluides informatiques pour évaluer diverses conceptions de bouées conçues par Reytek et rétrécies par des tests de pools de vagues. "Je vais leur donner une idée des forces de l'océan sur diverses conceptions de pompes", a-t-il déclaré.

La première incursion de Koehler dans NMSBA a été ouverte, at-il dit. "C'est une application différente de celle sur laquelle je travaille habituellement et utilise des logiciels différents, ce qui ajoute de l'ampleur à mon expérience", dit-il. "Ce fut un bon processus en termes de croissance personnelle et professionnelle. J'apprends plus et c'est sympa d'aider une petite entreprise. J'aime l'idée. C'est un bon moyen d'aider les communautés rurales à disposer de technologies énergétiques propres".

Après la manifestation finale à Terre-Neuve, Atmocean, qui a présenté la technologie lors du Sommet des solutions des Nations Unies de 2016, cherchera un partenaire commercial. "Si tout va bien, nous examinons un an et demi après les tests pour atteindre la commercialisation", a déclaré White.

Fullam a déclaré que NMSBA fournissait les ressources nécessaires et l'expérience à l'entreprise. "Les outils de modélisation informatique sont quelque chose qu'une petite entreprise ne pourrait jamais se permettre. Nous avons pu utiliser ces ressources pour répondre à des questions plutôt ésotériques et générer plus de questions. Les gens que nous avons traités savent vraiment ce qu'ils font et nous Ont pu identifier au début du développement certaines questions techniques clés que nous n'aurions pas vu. Nous aurions passé beaucoup de temps à filer nos roues. Cela a réduit les années de développement du cycle. "

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