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將于2050年實現碳凈零排放；美國也曾表示希望到2035年能全部使用可再生能源發電。
盡管太陽能技術和風能技術已經開始替代化石燃料，并且這兩種技術也已成為全球應對氣候變化的基本備選方案，但是要實現宏大的目標，僅憑借這兩種技術還遠遠不夠。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。
為實現商業化設定航向
潮汐流發電仍然是一種新興的可再生能源技術，主要是因為它涉及復雜的工程挑戰。如果要大規模采用潮汐發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。
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：完美整合工程專業技術，研發顛覆性的商業化大功率潮汐渦輪機所需的先進技術，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，通過錨定系統系泊在海床上。當強勁的潮汐流沖擊O2時，巨型1MW雙水下轉子將發出電力。該轉子的葉片長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，然后通過鋪設在海床上的固定線纜，將能量輸送到陸地上的配電設施。
Orbital公司設計O2的目的是，解決困擾潮汐渦輪機商業化的眾多歷史難題。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。這是一個至關重要的設計特點，因為海洋環境非常惡劣，設備養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化的重大障礙。
與現有潮汐渦輪機設計相比，精妙設計的O2有望顯著降低生產與維護成本。Orbital公司希望O2能成為實現潮汐能發電實現廣泛應用的關鍵技術。
創新設計需要創新工具
Orbital公司成立于20多年以前，其工程團隊采用了包括Ansys Mechanical在內的先進仿真解決方案，還有支持研發其潮汐技術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對含轉子、錨和鏈條的整個渦輪機設計的結構載荷與環境載荷進行仿真，從而確保設計能順利承受包括極端天氣狀況在內的惡劣海況。
潮汐渦輪機
Ansys Mechanical助力Orbital團隊在系統和組件層研究疲勞、振動、剛度、彎折和其他問題，包括嚴格分析O2設計上分布的數百個單獨連接點。Ansys Mechanical可以與Orbital工程師采用的其他工程工具無縫集成，便于開展協作和交接設計任務。
在進行海上測試之前，Orbital利用Ansys Mechanical在低成本、無風險的虛擬環境中，來快速建模和驗證設計，加快O2的初始設計，從而將研發周期縮短了數年時間。
Orbital工程師繼續采用Ansys Mechanical進行性能探索與成本優化，比如，減輕質量與重量、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、進行準確結構分析的行業標準。
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，并與陸上的電網并網發電。O2不僅能產生足夠2,000戶家庭使用的電力，每年還能抵消由化石燃料產生的約2,000噸的二氧化碳。為了增強其對環境的積極影響，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，該電解槽可生產綠色氫氣，可以展現潮汐能如何向交通和供暖領域提供更多的、可預測的可再生能源。
在O2贏得成功的基礎上，Orbital現將重點放在向全球擁有強勁潮汐流的地區提供多部渦輪機，建造潮汐發電廠，從而將其技術實現大規模商業化。隨著越來越多的O2渦輪機投入使用，該產品的商業化成本預計將隨著該技術在奧克尼的推出而顯著降低，讓潮汐發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將繼續借助EDRMedeso提供的專業技術支持，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品設計。潮汐能發電的發展進程雖然還不及風電和太陽能發電，而在虛擬環境中實現設計、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重要，最終充分發揮海洋能的潛力，助力扭轉氣候變化局面。
（文章來源公眾號：Ansys）
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