Могут ли современные технологии помочь остановить потерю коралловых рифов, происходящих по всей планете? Первоначальные испытания системы восстановления коралловых рифов показывают, что возможно и практично использовать возобновляемую энергию для извлечения минералов из самого океана, чтобы создать структуры, которые становятся домами для организмов, строящих рифы. Ускоренный процесс, разработанный CCell Renewables, морской инжиниринговой компанией, продемонстрировал способность создавать здоровые, живые рифы с ускоренной скоростью в 500 небольших испытаниях, проводимых по всему миру.
CCell делает важный шаг на пути к цели компании по внедрению этого процесса в глобальном масштабе в рамках предстоящего проекта в Мексике. Вместо того, чтобы просто восстанавливать части поврежденного рифа, проект, который должен начаться в этом году, будет использовать возобновляемую энергию местного производства для создания совершенно нового 200-метрового рифа. Чтобы удовлетворить уникальные требования проекта к энергопотреблению, CCell объединилась с Vicor, компанией, которая производит высокопроизводительные силовые модули, для обеспечения элементов преобразования энергии, которые будут управлять процессом «строительства» рифов.
Процесс воссоздания рифов
Система создания рифов в CCell (первоначально разработанная BioRock Technology) использует электролиз морской воды для извлечения карбоната кальция (известняка) и нанесения его на большие стальные рамы, которые выполняют функцию анодов и катодов (электродов), и служат формами, которые создают начальную структуру новых рифов. Благодаря тщательному контролю применяемой мощности, процесс выращивает камень примерно на 2,5 см (1 дюйм) в год.
При таком темпе для создания подложки требуется всего пять лет, а не сотни лет, которые потребовались бы для естественного формирования. Как только подложка сформирована, дайверы прикрепляют к структуре сломанные или выращенные кораллы, где они могут расти в 2–3 раза быстрее, чем на естественных рифах. Этот метод создания рифов уже применялся для решения широкого спектра морских и прибрежных проблем, включая восстановление коралловых рифов и мест обитания рыбного промысла, защиту береговой линии и меры по борьбе с вымыванием.
По мере того как исследователи совершенствовали систему, они узнали, что для оптимизации образования твердого известнякового субстрата его необходимо выращивать с определенной скоростью, без примесей и с сильной молекулярной структурой. Это процесс, который требует управления процессом электролиза с точно регулируемым током. Это стало серьезной проблемой для CCell, поскольку она взяла на себя обязательство использовать возобновляемые источники энергии, когда это возможно.
Источники альтернативной энергии, такие как солнечная, ветровая и волновая энергия, генерируют электрическую энергию с переменной интенсивностью, которая, если ее не контролировать, будут влиять на эффективность процесса электролиза. Чтобы решить эту проблему, CCell объединилась с Vicor для создания распределительной сети, которая могла бы использовать сильно различающиеся мощности альтернативных источников энергии для производства строго регулируемой мощности, необходимой для достижения оптимального роста известняка.
Доставка электрической энергии
Столкнувшись с необходимостью контролировать потенциал напряжения между электродами в узкой «зоне роста» от 1,2 до 4 В для подачи точно рассчитанного тока через морскую воду, Vicor рекомендовал свою архитектуру факторизованной мощности (FPA). FPA разбивает или «разлагает» функцию постоянного тока на два модуля — отдельный повышающий стабилизатор модуля предварительного регулятора (PRM), который подает хорошо контролируемое напряжение промежуточной шины на один или несколько преобразователей в точке нагрузки устройства.
В этом случае сеть питает модуль трансформации напряжения и гальванической развязки в структуре FPA (VTM), резонансный преобразователь с фиксированным отношением (нерегулирующий) с высокой плотностью тока. Работая в тесно интегрированной манере, PRM жестко регулирует напряжение, требуемое для роста рифа, и VTM управляет преобразованием с понижением частоты и подачей тока на электроды.
Светлое будущее
Теперь, когда его технология искусственного выращивания рифов доказана на практике, CCell планирует использовать ее для предоставления экономичных, устойчивых услуг по защите и восстановлению береговой линии для районов, страдающих от последствий урагана, а также для более долгосрочных проблем, таких как усиление эрозии из-за повышения уровня моря и другие последствия, связанные с изменением климата. Строительство / восстановление рифов является более рентабельным, чем обычные методы защиты береговых линий (то есть морских дамб, облицовок и так далее), которые дорогие, имеют ограниченный срок службы, используют много бетона и редко выглядят эстетично. Напротив, коралловые рифы являются естественным и устойчивым решением, которое, как известно, снижает высоту волн в среднем на 84%.
